随着轻量化的发展，碳纤维复合材料被广泛应用于航空航天材料、汽车零部件、健康器材等领域。铺层相同的碳纤维泡沫夹芯结构复合材料与原有碳纤维复合材料相比，具有更高的强度和更轻重量，在覆盖件以及承力件上的应用具有很大优势，其应用前景十分广阔。

　　研究人员目前展开了一项针对泡沫夹芯厚度对碳纤维泡沫夹芯板冲击性能实验，目的是研究在蒙皮厚度不变的前提下，碳纤维复合材料泡沫夹芯板的接触冲击力、速度-位移曲线与碳纤维复合材料泡沫夹芯结构的厚度关联如何。试验采用落锤冲击试验装置，对泡沫芯厚度分别为2.0mm、3.0mm、4.0mm的碳纤维复合材料夹芯板试件进行冲击实验，本文来对此做个分析。

　　1、位移-冲击力曲线

　　由于泡沫芯厚度为2mm的碳纤维复合材料夹芯板冲击后分层，也可以通过位移-冲击力曲线得出，冲击过程中落锤的动量与冲量相等，即M*V=F*T击头初始质量和冲击速度不变，对应的接触时间差距不明显，可推断冲击力变化不大。通过分析也可以得到泡沫芯厚度为3mm和4mm的材料受到的力分别为1207N和1196N。

　　2、位移时程曲线

　　泡沫夹芯2mm厚的碳纤维复合材料夹芯板冲击后分层，位移和接触时间偏大。碳纤维复合材料泡沫芯厚度为3mm、4mm的板材有着类似的位移时程变化曲线。但是由于泡沫4mm样品具有更大的泡沫缓冲区域，因此泡沫芯厚度越大位移越大，而泡沫3mm样品的在冲击时，透过泡沫，下蒙皮承受了一定的冲击力，故对应的接触时间相应的减小。

　　3、位移-速度曲线

　　由于泡沫芯厚度为2mm的碳纤维复合材料夹芯板冲击后分层，致使其位移和速度偏大。泡沫夹芯3mm、4mm厚的板材速度-位移变化趋势类似；以2.0m/s初始速度冲击复合材料泡沫板，冲头速度随位移的上升而下降，当速度降为0m/s时，冲头对应的位移达到顶峰；泡沫夹芯越厚样品具有的泡沫缓冲区域更大，故在冲击阶段泡沫夹芯厚度越大，在相同位移时对应的冲头速度也就越大；在回弹阶段，泡沫夹芯3mm、4mm厚的板材速度-位移变化趋势类似。

　　4、板材吸收能量-位移曲线

　　由于泡沫芯厚2mm的碳纤维复合材料夹芯板冲击分层，导致其位移和能量偏大。泡沫芯厚3mm与4mm板材吸收能量-位移变化趋势相同。以5J的初始能量冲击碳纤维复合材料泡沫夹芯板，泡沫厚度越厚对应的缓冲距离越高，在冲击阶段，相同位移下泡沫芯越厚板材吸收的能量越低。而泡沫3mm样品的在冲击时，透过泡沫，下蒙皮承受了一定的冲击力，所以板材吸收的能量比泡沫4mm的要多。

　　实验结束后，挪恩研发人员对冲击后夹芯板损伤进行分析，可归纳分为三种模式：

　　Ⅰ型破坏：泡沫芯厚度薄2.0mm，试件上蒙皮破坏主要表现为明显的弯曲变形，应力集中处蒙皮劈裂，产生轻微凹坑，纤维与基体脱粘，下蒙皮与上蒙皮完全分层，下蒙皮没有目视可见损伤。

　　Ⅱ型破坏：泡沫芯厚度适中3.0mm，泡沫复合材料板的缓冲距离增加，上蒙皮没有目视可见损伤，应力集中处基体开裂，纤维与基体脱粘，下蒙皮与上蒙皮部分分层，下蒙皮没有目视可见损伤。

　　Ⅲ型破坏：泡沫芯厚4.0mm，泡沫复合材料板的缓冲距离长，上蒙皮没有目视可见损伤，应力集中处基体开裂，纤维与基体脱粘，下蒙皮没有目视可见损伤，在5J能量下，2mm泡沫厚度试样不能承受5J能量而出现分层现象，3mm和4mm泡沫厚度的试样上表面有轻微的压痕，无可视损伤；随着夹芯厚度的提高，夹芯板的抗冲击性变好，且在5J条件下，泡沫夹芯厚度为3mm可以抵抗大部分外界的冲击。