泡沫折疊夾芯結(jié)構(gòu)的制備及性能研究.pdf

1、折疊夾芯結(jié)構(gòu)是一種新型的三維可展復合材料夾芯結(jié)構(gòu)，具有輕質(zhì)量、高強度等優(yōu)異的力學性能，在工業(yè)裝備輕量化領(lǐng)域擁有很好的應用前景。但是，面板與折疊芯子之間的空隙形成中空結(jié)構(gòu)，這使得折疊夾芯結(jié)構(gòu)在抗彎曲及抗沖擊方面并不具有優(yōu)勢，所以探索一種提高折疊夾芯結(jié)構(gòu)剛度及吸能特性的方法尤為重要?；诖耍疚脑谥频谜郫B夾芯結(jié)構(gòu)的同時，探索了使用聚氨酯泡沫充填折疊夾芯結(jié)構(gòu)的工藝方法，并通過力學試驗和數(shù)值仿真的方法，對泡沫充填前后折疊夾芯結(jié)構(gòu)的靜態(tài)壓縮及三點

2、彎曲過程進行了研究。
　　首先，探討了折疊結(jié)構(gòu)三維結(jié)構(gòu)參數(shù)與二維結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系，通過推導給出了折疊芯子三維及二維結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的轉(zhuǎn)化公式，為折疊結(jié)構(gòu)的設(shè)計與制備奠定基礎(chǔ)。同時，以江蘇天鳥C-03P-200碳纖維和Kevlar-49芳綸纖維為原材料，采用熱壓成型工藝制成了折疊芯子，得到了基于時間、壓力、溫度三大工藝參數(shù)的最佳工藝方案。面板材料為3240環(huán)氧樹脂板，通過粘結(jié)劑與折疊芯子構(gòu)成折疊夾芯結(jié)構(gòu)。采用自下而上的自由發(fā)泡法，以聚氨酯

3、AB料為原料，對折疊夾芯結(jié)構(gòu)進行了發(fā)泡填充，結(jié)果表明，聚氨酯泡沫能夠依靠自身膨脹均勻填充于面板與折疊芯子之間的空隙中，具有良好的填充效果。
　　其次，對泡沫充填前后的折疊夾芯結(jié)構(gòu)分別進行了單向壓縮試驗和三點彎曲試驗。通過壓縮試驗得到了兩者的載荷-位移曲線，對其極限強度、比強度等性能參數(shù)進行了對比，結(jié)果表明，泡沫充填折疊夾芯結(jié)構(gòu)的抗壓強度及壓縮模量有明顯提高。對比兩者的破壞及失效模式，泡沫充填的折疊夾芯結(jié)構(gòu)主要是面板斷裂、泡沫壓潰以

4、及芯子屈曲變形，但其破壞過程更加穩(wěn)定，這是因為泡沫充填于芯子上下的空隙中，不僅起到了支撐芯子的作用，使得折疊芯子不會突然出現(xiàn)芯壁屈曲大變形，還能夠吸收外部突變載荷的能量，達到“相互抵消”的效果。而通過三點彎曲試驗得到的載荷-撓度曲線也表明，泡沫充填的折疊夾芯結(jié)構(gòu)具有更高的彎曲強度及剛度。
　　最后，通過ABAQUS建立了泡沫充填前后折疊夾芯結(jié)構(gòu)的有限元仿真模型，并對其單向壓縮和三點彎曲過程進行了仿真，仿真的目的是建立折疊夾芯結(jié)構(gòu)的