【摘 要】
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聚甲基丙烯酰亚胺（Polymethacrylimide,PMI）泡沫是一种各向同性的闭孔泡沫,具有高比刚度、吸波隔音、耐高温和易加工的特点被广泛应用于土木建筑、轨道交通及航空航天等领域,而其中一些应用领域涉及动态冲击载荷的作用如汽车保险杠、防弹头盔内衬及火箭整流罩等工况。这些工况中采用PMI泡沫材料填充薄壁结构的方法以提升动态承载能力和吸能特性。而材料和结构在冲击载荷下的动态力学性能与准静态有着显
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聚甲基丙烯酰亚胺（Polymethacrylimide,PMI）泡沫是一种各向同性的闭孔泡沫,具有高比刚度、吸波隔音、耐高温和易加工的特点被广泛应用于土木建筑、轨道交通及航空航天等领域,而其中一些应用领域涉及动态冲击载荷的作用如汽车保险杠、防弹头盔内衬及火箭整流罩等工况。这些工况中采用PMI泡沫材料填充薄壁结构的方法以提升动态承载能力和吸能特性。而材料和结构在冲击载荷下的动态力学性能与准静态有着显著的不同,因此,研究PMI泡沫材料及其填充薄壁结构在冲击载荷下的动态响应具有一定的工程应用价值。本文以PMI泡沫材料及其填充薄壁结构为研究对象,针对PMI泡沫材料低阻抗的特性,改进了分离式霍普金森压杆装置,研究了动态加载方法和测试技术,通过开展PMI泡沫材料的准静态和动态压缩试验,分析了撞击速度、密度和应变率对其动态力学性能及吸能特性的影响,还研究了PMI泡沫材料填充薄壁方管在冲击载荷下的动态响应。研究内容如下:（1）针对PMI泡沫材料的低阻抗特性,利用铝杆、半导体应变片和波形整形技术改进了分离式霍普金森压杆装置和测试方法,分析了撞击杆长度对实验结果的影响,发现撞击杆长度为800 mm时可保证实验结果的可靠性。利用改进的分离式霍普金森压杆装置得到了PMI泡沫材料在不同应变率下的应力波波形,并对实验结果的可靠性进行了分析验证。（2）利用改进的分离式霍普金森压杆装置研究了不同密度PMI泡沫材料在高应变率下的动态响应,同时参考准静态压缩实验结果,分析了密度和应变率分别对PMI泡沫材料的力学性能及吸能特性的影响。基于实验结果,建立了包含密度、应变、应变率等因素相关的动态本构方程。（3）利用实验和有限元模拟的方法研究了冲击载荷下PMI泡沫材料填充薄壁方管的动态响应,分析了填充密度、管壁厚度、长度、宽度等几何参数对填充管的变形模式及吸能特性的影响,并讨论了填充管在不同冲击物质量和冲击速度下的动态响应。
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