隨著輕量化的發展，碳纖維複合材料被廣泛應用於航空航天材料、汽車零部件、醫療器材等領域。鋪層（céng）相同的（de）碳纖維泡沫夾芯結構複（fù）合材料與原有碳纖維（wéi）複合材料相比，具有更高的強度和更輕重量，在覆蓋件以及承力件上的應用具有很大優勢，其應用前景十分廣（guǎng）闊。

（圖示：醫（yī）用碳纖維器械）

近日www.91研發團隊展開了一項針對（duì）泡沫夾芯厚（hòu）度對碳纖維泡（pào）沫夾芯板衝擊性（xìng）能實驗，目的（de）是研究在蒙皮厚度不變的（de）前提下，碳纖維複合材（cái）料泡沫夾（jiá）芯（xīn）板的接觸衝（chōng）擊（jī）力、速度-位移曲線與碳纖維複合材料泡沫夾芯結構的厚度關聯如何。試（shì）驗采用落錘衝擊試驗裝置，對泡沫芯厚度分別為2.0mm、3.0mm、4.0mm的碳纖維複合材料夾芯板（bǎn）試件進行（háng）衝擊實驗（yàn）：

1、位移-衝擊（jī）力（lì）曲線

由於泡沫芯（xīn）厚度（dù）為2mm的碳纖維複合材料夾芯（xīn）板衝擊後分層，也可以通過位移（yí）-衝擊力曲線得出（chū），衝擊過程中落錘的動量與衝量相等，即M*V=F*T擊頭初始質量和衝擊（jī）速度不變，對應的接觸時間差距不明顯，可推斷衝擊力變化（huà）不大。通過分析也可以得到泡沫芯厚度為3mm和4mm的材（cái）料受（shòu）到的力分別為1207N和1196N。

2、位移時（shí）程曲線

泡沫夾芯2mm厚的碳纖（xiān）維（wéi）複（fù）合材料夾芯板衝（chōng）擊後分層，位移和接觸時間偏大。碳纖維複合材料泡沫（mò）芯厚度為3mm、4mm的板材有著類似的位移時程變化曲線。但是由於泡沫4mm樣品具有更大的（de）泡沫緩衝區域，因此（cǐ）泡（pào）沫芯厚度越大位移越大，而泡沫3mm樣品的在衝擊（jī）時，透過泡沫，下蒙皮承受了一（yī）定（dìng）的衝擊力，故對應的接觸時間（jiān）相應的減小。

3、位移-速度曲線

由於泡沫芯厚度為2mm的碳纖維複合材（cái）料夾芯（xīn）板衝擊（jī）後分層，致使其位移（yí）和速度偏大。泡沫夾芯3mm、4mm厚的板材速度-位移（yí）變化趨勢類似；以2.0m/s初始速度衝（chōng）擊複合材（cái）料泡沫板，衝頭（tóu）速度隨位移的上升而下降，當速度降為0m/s時，衝頭對應的位移達到頂峰；泡沫夾芯（xīn）越（yuè）厚樣品具有的泡沫緩衝區域更大，故在衝擊階段泡（pào）沫（mò）夾（jiá）芯厚度越（yuè）大，在相同位移時對應（yīng）的衝頭速度也就越（yuè）大；在回彈階（jiē）段（duàn），泡（pào）沫夾芯3mm、4mm厚的板材速度-位移變化趨勢類（lèi）似。

4、板材吸收能量-位移曲線

由（yóu）於泡（pào）沫芯厚2mm的碳纖維複合材料夾芯板衝擊分層，導致（zhì）其位移（yí）和能量（liàng）偏大。泡沫芯厚3mm與4mm板材吸收能量-位移變化趨勢相同。以5J的初（chū）始能量衝擊（jī）碳纖維複合材料泡沫夾芯（xīn）板，泡沫厚度（dù）越厚對應的緩衝距離越高，在衝擊（jī）階段，相同位移下泡沫芯越厚板材吸收的能量越低。而泡沫3mm樣品（pǐn）的在衝擊時，透過泡沫，下蒙皮承受了一定的（de）衝擊力，故板材吸收（shōu）的能量比泡沫4mm的要多。

將試驗結構歸納總結，可將衝擊後的（de）碳纖（xiān）維泡（pào）沫夾芯板損傷分為三種模式：

1、泡（pào）沫芯厚度薄2.0mm，試件上蒙皮（pí）破壞主要表現為明顯的彎（wān）曲變形，應力（lì）集中（zhōng）處（chù）蒙皮（pí）劈裂，產（chǎn）生輕（qīng）微凹坑，纖維與基體脫粘，下蒙皮與上（shàng）蒙（méng）皮完全分層，下（xià）蒙皮沒有目視可見損傷。

2、泡沫（mò）芯厚度適中3.0mm，泡（pào）沫複合材料板的緩衝距離增加，上蒙皮沒有目視可見損傷，應力集中處基體開裂，纖維與基體脫粘，下蒙皮與（yǔ）上蒙皮部分分層，下蒙皮沒有目視可見損傷。

3、泡沫芯厚4.0mm，泡沫複合材料板的緩衝距離長，上蒙皮沒有目視可見損傷，應力集中處基體開裂，纖維與基體脫粘，下蒙皮（pí）沒有目視可見損傷，在5J能量下，2mm泡沫厚度試樣不能承受（shòu）5J能量而（ér）出現分層現象，3mm和4mm泡沫厚（hòu）度的試樣上表麵有輕微的壓痕，無可視損傷；隨著夾芯厚度的提高，夾芯板的抗衝擊性變好，且（qiě）在5J條件下，泡沫夾芯厚度為（wéi）3mm可以抵（dǐ）抗大部分外界的衝擊。