日期:25-02-19 時(shí)間:02:39 來源: 益榮金屬
樹脂-泡沫鋁復(fù)合材料制備及性能研究(三十)
3.5.1 Al Foam和PU-PUR/Al Foam的落錘沖擊性能分析G(8)PU-PUR/Al Foam落錘沖擊能量-時(shí)間曲線分析
如圖3-14所示為PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料在50J落錘沖擊能量下的能量-時(shí)間曲線,從圖中可以看出,PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料在落錘沖擊荷載下的能量-時(shí)間曲線分為三個(gè)階段。
在第一個(gè)階段,復(fù)合材料受到落錘沖擊發(fā)生變形,在能量-時(shí)間曲線上可以看到?jīng)_擊能量隨時(shí)間不斷上升,從斜率上來看,聚脲含量較高的M4/Al Foam和M5/Al Foam 復(fù)合材料的斜率要更高,說明其在較短的時(shí)間內(nèi)就達(dá)到了最高能量,而聚脲含量 較低的復(fù)合材料的斜率要更低一些,其達(dá)到最高能量的時(shí)間更長。
在第二個(gè)階段,能量上升到最大并保持一小段時(shí)間,從峰值能量上來看,不同復(fù)合材料的沖擊峰值能量都很接近,M5/Al Foam的沖擊峰值能量最小為48.476J,M1/Al Foam的沖擊峰值能量最大為49.079J。
在第三個(gè)階段,沖擊能量有少量減少,這是由于沖頭沖擊復(fù)合材料后發(fā)生了回彈, 大部分的沖擊能量被復(fù)合材料所吸收,而有少量能量沒有被復(fù)合材料吸收,這部分能量 就是回彈能量,回彈能量在能量-時(shí)間上表現(xiàn)為峰值能量和穩(wěn)定能量的差值。從吸收能量來看 ,M1/Al Foam和M2/Al Foam吸收能量分別為48.413J和48.076J,其回彈能量分別為0.666J和0.938J,其吸能比達(dá)到了98.64%和98.09%。樹脂中聚脲含量較高的M4/Al Foam和M5/Al Foam的復(fù)合材料吸收能量分別為45.466J和45.427J,其回彈能量分別為3.052J和3.049,其吸能比達(dá)到了93.71%和93.71%。而對于M3/Al Foam復(fù)合材料,即樹脂中聚氨酯和聚脲含量都為50%時(shí),其吸收能量為46.666J,其回彈能量為2.096J,其吸能比為95.70%。
M1/Al Foam和M2/Al Foam的吸收能量更高而回彈能量更低,在吸收能量上表現(xiàn)出來較強(qiáng)的性能,這是由于聚氨酯含量較高,共混樹脂固化后的彈性較強(qiáng)造成的,導(dǎo)致不其甘回彈能量更低。而M4/Al Foam和 M5/Al Foam的吸收能量要更低而回彈能量要更高,這是由于聚脲含量較高的時(shí)候,共混樹脂固化后的韌性更高,在沖擊荷載下應(yīng)力傳遞更快,變形更為快速,彈性應(yīng)變更強(qiáng),所以其回彈能量更高。分析吸能比得到,5種類型的PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料都有極高的吸能比,可以將大部分落錘能量吸收。
表3-4 PU-PUR/Al Foam復(fù)合材料沖擊能量參數(shù)統(tǒng)計(jì)
49.014
95.70
名稱
峰值能量/J
吸收能量/J
回彈能量/J
吸能比/%
M1/Al Foam
49.079
48.413
0.666
98.64
M2/Al Foam
48.076
0.938
98.09
M3/Al Foam
48.762
46.666
2.096
M4/Al Foam
48.518
45.466
3.052
95.71
M5/Al Foam
48.476
45.427
3.049
93.71
綜合從載荷-時(shí)間曲線,載荷-位移曲線,能量-時(shí)間曲線分析得到M4/Al Foam和M5/Al Foam沖擊響應(yīng)速度很快,分別在1.92ms、1.86ms內(nèi)就能達(dá)到峰值載荷8196N、8668N與峰值能量48.518J、48.476J, 且其沖擊持續(xù)時(shí)間為7.53ms、7.37ms,總位移較低為6.93mm 、6.25 mm,吸能比高均為93.71%,可知兩種復(fù)合材料上述性能的數(shù)值都很接近,在受到?jīng)_擊時(shí)均可以快速響應(yīng)而傳遞分散落錘沖擊荷載,均具有很高的落錘沖擊強(qiáng)度。然而從破壞形貌分析可知聚脲樹脂的脆性斷裂現(xiàn)象造成M5/Al Foam背面的裂縫數(shù)目更多而延伸范圍廣,破壞程度更高,導(dǎo)致其在受到?jīng)_擊荷載時(shí)更容易脆斷失效。M4/Al Foam樹脂中的30%PU增強(qiáng)了樹脂韌性,受到?jīng)_擊后裂縫延伸受阻,增強(qiáng)了抗沖擊能力。綜合分析得到M4/Al Foam是抵抗落錘沖擊載荷性能最佳的復(fù)合材料。
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