面向航天器对高性能缓冲材料的设计需求,采用重复压缩循环加载、长时恒压强加载、长时恒位移加载等多种加载方式,对三聚氰胺泡沫材料在不同状态下的压缩缓冲性能进行了表征。分析了压溃预处理、多次抽真空预处理、长时压缩处理等多种处理方式对三聚氰胺泡沫压缩缓冲性能的影响规律。结果表明,随着60%重复正压缩次数增加,泡沫压强-位移曲线逐步滞后;重复正压50次后,泡沫发生9.8%永久塑性变形;负压压溃预处理对泡沫力学性能影响较大,6和8 mm泡沫最大压强分别衰减至64%和66%;长期恒位移压缩两个月后,泡沫压强衰减14.88%。三聚氰胺泡沫压缩试验结果可为后续航天器缓冲材料、缓冲结构的选择和设计提供参考。
三聚氰胺泡沫又名密胺泡沫,其分子结构中含有大量的三嗪环结构,由三聚氰胺树脂和甲醛树脂预聚体经过固化发泡工艺发泡而成,形成开孔率达99%的三维网状交联结构。相比传统泡沫塑料如聚苯乙烯和聚氨酯,三聚氰胺甲醛泡沫具有优异的吸音性、绝热性、耐热性、保温性、阻燃性和缓冲性能,因而在公共场所、交通工具、道路隔音、汽车制造、管道保温、铁路船运、航空航天等领域均具有十分重要的应用价值。
国内航天器对高性能缓冲材料有迫切的需求,要求该材料质地松软,结构/机构装配前可通过负压抽真空消除占位,装配完成卸压后能自由可控回弹至指定装配位置,提供适宜的压缩缓冲回弹力,从而保证航天器机构之间的相互压紧且结构安全状态。
三聚氰胺泡沫的压缩缓冲性能研究
(1)三聚氰胺泡沫的压缩应力-应变曲线可以分为初始线弹性段、平缓段和密实阶段,随位移的变化,压强逐渐变大,呈正相关。
(2)60%重复压缩载荷工况下,随着重复压缩次数的增加,三聚氰胺泡沫压强位移曲线呈现逐步滞后现象,相同压强对应的压缩位移逐步增加,相同压缩位移对应的压强逐步减小。经历50次重复压缩后,泡沫发生9.8%的压缩永久位移,泡沫发生永久塑性变形。(
3)抽真空压溃预处理对泡沫机械性能的影响较大,6和8 mm泡沫能承受的最大压强分别衰减至64%和66%。(
4)在压溃预处理后,长期10 kPa恒压强压缩,已超过泡沫线弹性段和泡沫平缓段,而直接到达泡沫密实段,此时载荷工况已超过泡沫的柔性承载区间,压溃处理完成后的循环抽真空处理次数对泡沫材料影响不大。长期恒位移压缩两个月后,泡沫自由状态压缩至锁定位移时,泡沫压强衰减14.88%。
重复循环压缩对泡沫压缩缓冲承载及压缩永久变形的影响,模拟负压抽真空处理对压缩缓冲承载能力的影响,及长周期承载状态下,泡沫压缩缓冲性能的稳定状态及压强衰减百分比等开展研究,拟为后续航天器缓冲材料、缓冲结构的选择和设计提供参考和借鉴。
本文部分援引自: yhclgy.com/yhclgy/article/html/225795?st=article_issue
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