隨著輕量化的發展，碳纖維複合材料被廣泛應（yīng）用於航空航天材料、汽車零部件（jiàn）、醫療器材等領域。鋪層相（xiàng）同的碳纖維泡（pào）沫夾芯結構複合材料（liào）與原有碳（tàn）纖維複合材料相比，具（jù）有更高的強度和更輕重（chóng）量，在覆蓋（gài）件以（yǐ）及承力件上的應用具有很大優勢，其應用前景十分（fèn）廣闊。

（圖示：醫用碳纖維器械）

近日www.91研（yán）發團隊展開（kāi）了一項針（zhēn）對泡沫（mò）夾芯厚度對碳纖維泡沫夾芯板衝擊性能實驗，目的是研究（jiū）在蒙皮厚度不變的前提下（xià），碳纖維複合材料泡沫夾芯板（bǎn）的接觸衝擊力、速度-位移曲線與碳纖維複合材（cái）料泡沫夾芯結構的厚度關聯如何。試驗（yàn）采（cǎi）用落錘衝擊試驗裝置，對泡沫芯厚度分別為2.0mm、3.0mm、4.0mm的碳纖維複合材料（liào）夾芯板試件進行衝擊實驗：

1、位移-衝擊力曲線

由於泡沫芯厚度為2mm的（de）碳纖維複合材（cái）料夾芯板衝擊後分層，也（yě）可以通過位移-衝擊力曲（qǔ）線得出，衝擊過（guò）程中（zhōng）落錘的動量與衝量相等，即M*V=F*T擊頭初（chū）始質量和（hé）衝擊速度不變，對（duì）應的接觸時間差距（jù）不（bú）明顯，可推斷（duàn）衝擊力變化不大。通過分析也可（kě）以得到泡沫芯（xīn）厚度為3mm和4mm的材料受到的（de）力分（fèn）別為1207N和1196N。

2、位移時程曲線

泡沫（mò）夾芯2mm厚的碳纖維複合材料夾芯板衝擊後分層，位移和接觸時間偏大。碳纖維複合材料泡沫芯厚度為3mm、4mm的板材有著類似（sì）的位移時程（chéng）變化曲線。但是（shì）由於泡沫4mm樣品具有更大的泡沫（mò）緩衝區域，因此泡沫芯厚度越大（dà）位移越（yuè）大，而泡沫3mm樣品的在（zài）衝擊時，透過泡沫，下蒙皮承受了一定（dìng）的衝擊力，故對（duì）應的接觸時間相應的減小。

3、位移-速度曲線

由於泡（pào）沫芯（xīn）厚度為2mm的碳纖維複合材（cái）料夾（jiá）芯板衝擊後分層，致使其（qí）位移和速度偏大。泡（pào）沫夾芯3mm、4mm厚的板材速（sù）度-位移變化趨勢類似；以2.0m/s初始速度衝擊複合材料（liào）泡沫板，衝頭速度隨位移的上升（shēng）而下降，當速度降為0m/s時，衝頭對應的位移達到頂（dǐng）峰；泡沫夾芯越厚樣品具有的泡沫緩衝區域更大，故在衝擊階段泡沫（mò）夾（jiá）芯厚度越大，在相（xiàng）同位移時對應的衝頭速度（dù）也就越大；在回彈階段（duàn），泡沫夾芯3mm、4mm厚的板材速度-位移變化（huà）趨勢類似。

4、板材吸收能量-位移曲線

由於泡沫芯（xīn）厚2mm的（de）碳纖維複合材料夾芯板衝擊分層，導致其位移和能量偏大（dà）。泡沫芯厚3mm與4mm板材吸（xī）收能量-位移變化趨勢相同。以5J的初（chū）始能量衝擊碳纖維複合材料泡沫夾芯板，泡沫厚度越厚對（duì）應的緩衝距離越高，在衝擊階段，相同位移下泡沫芯越厚板（bǎn）材吸收的能量越低（dī）。而泡沫3mm樣品的在（zài）衝擊時，透過（guò）泡（pào）沫（mò），下蒙皮（pí）承受了一（yī）定的衝擊力，故板材吸收的能量比泡沫4mm的要多。

將試驗結構歸納總結，可將衝（chōng）擊後的碳纖維泡沫夾（jiá）芯板損傷分為三（sān）種模式：

1、泡沫芯厚（hòu）度薄2.0mm，試件上蒙皮破壞主要表現為明顯（xiǎn）的彎曲變形（xíng），應（yīng）力集中處蒙皮劈裂，產生輕微（wēi）凹坑，纖維與（yǔ）基體脫粘，下蒙皮與上（shàng）蒙皮完全分層，下（xià）蒙皮沒有目視可見損（sǔn）傷。

2、泡沫芯厚度適中3.0mm，泡沫複合（hé）材料板的緩衝距離增加，上（shàng）蒙皮沒有目（mù）視（shì）可見損傷，應力集中處基體開裂，纖維與基體脫粘，下蒙（méng）皮與上蒙皮（pí）部分分層，下蒙皮沒有目視可見損（sǔn）傷。

3、泡沫芯厚4.0mm，泡沫複合材料板的緩（huǎn）衝距離長（zhǎng），上蒙皮沒有目（mù）視可（kě）見損傷，應力集中處基體開裂，纖維與基體脫粘，下蒙皮沒有目視可見損傷，在5J能量下，2mm泡沫厚（hòu）度試樣不能承受5J能量而出現分層現象，3mm和4mm泡沫厚度的試樣上表麵有輕微的壓痕，無可視損傷；隨著夾芯厚度的提（tí）高，夾芯（xīn）板（bǎn）的抗衝（chōng）擊（jī）性變好（hǎo），且在5J條件下，泡（pào）沫夾芯厚度（dù）為3mm可以（yǐ）抵抗大部（bù）分外界的衝擊。