與蜂窩結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)應(yīng)用（如夾心板為建筑）采用泡沫多孔材料，需要其在兩個微觀和宏觀尺度力學(xué)行為的理解。1-5然而，泡沫劑可以表現(xiàn)出各向異性特性，即，因所選的測量，這復(fù)雜化的機(jī)械響應(yīng)評估的方向。一個很大的研究主要集中在研究多孔材料的力學(xué)性能，主要是在壓縮載荷，使用標(biāo)準(zhǔn)的測試程序。2,6,7然而，一個方面在文獻(xiàn)中很少討論的是這樣的多孔材料的硬化行為，并事實上，同樣的材料可顯示出取決于沿其施加載荷的方向脆，完美的塑料，和硬化反應(yīng)。這各向異性意味著，標(biāo)準(zhǔn)測試程序可能無法正確地表征泡沫的宏觀材料性質(zhì)。因此，替代技術(shù)，目前正在尋求支持和配合標(biāo)準(zhǔn)測試。其中，光學(xué)圖像為基礎(chǔ)的方法已被證明是特別有用的和可靠的。
對本線路的工作中，我們決定定向負(fù)荷下進(jìn)行調(diào)查的剛性聚氯乙烯（PVC）泡沫材料的機(jī)械性能，同時使用一個標(biāo)準(zhǔn)的測試及特殊的技術(shù)。更具體地說，我們采用美國測試和材料協(xié)會（ASTM）的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變儀為基礎(chǔ)的程序，以及一個特殊的光學(xué)技術(shù)，稱為數(shù)字圖像相關(guān)（DIC），根據(jù)逆的概念測試的泡沫分析（推斷從捕獲的圖像的響應(yīng)）。8-12的這兩個實驗的分析方法的結(jié)合使用使我們能夠用其宏觀測量各向異性響應(yīng)鏈接泡沫體的微觀結(jié)構(gòu)的行為。
我們的研究，尤其著重于壓縮試驗和相關(guān)的故障模式，顯示光學(xué)技術(shù)能夠補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)測試，以更好地確定泡沫的宏觀力學(xué)性能。在壓縮下，泡沫材料可以表現(xiàn)出無論是完全塑性行為（在形狀不可逆變化）或輕微硬化，由于致密化（它的發(fā)生是由于破碎的微細(xì)胞的結(jié)果）。我們測定的應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)，并沿同時使用的實驗方法2加載方向的楊氏模量的泡沫。我們發(fā)現(xiàn)，DIC是能夠辨別樣品中形成的“產(chǎn)量方面'和一個非常不均勻應(yīng)變場，表明DIC優(yōu)選使用應(yīng)變儀。13
我們測試了特定的泡沫是一種商業(yè)產(chǎn)品，的Divinycell H60，由迪亞布集團(tuán)制造。14附帶一個閉孔結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)多孔材料，從PVC聚合物基體制造，并且具有60公斤/米的密度3。該產(chǎn)品是在泡沫板格式（見圖供給1），我們進(jìn)行抗壓測試沿面內(nèi)（軸1和2）的外面和（3軸）方向來量化這種泡沫的各向異性響應(yīng)。
圖1。
聚合泡沫板的機(jī)械性能沿面內(nèi)（軸1和2）和具有不同面（軸3）的方向測得。
我們決定使用兩種不同的實驗方法，泡沫的機(jī)械性能。首先是標(biāo)準(zhǔn)ASTM D1621-04A測試方法，15是衡量壓縮性能與EMIC制造的試驗機(jī)。第二次測量的方法記錄使用DIC技術(shù)和Correli的應(yīng)變場Q 4軟件，位移場測量由DIC，16這使材料的性能要更準(zhǔn)確地確定。
兩個實驗方法，表明該物質(zhì)必須壓縮載荷高度各向異性的響應(yīng)。該材料實際上是在橫向各向同性，這意味著它通過厚度大約有面內(nèi)的相同屬性但具有不同的屬性（即，出平面）。的DIC（科雷利）數(shù)據(jù)記錄在兩個平面內(nèi)（2）和外的平面（3）裝載方向的材料更硬的響應(yīng)（在給定的壓力下減排量）：參見圖2。這個結(jié)果是可以預(yù)料的，因為DIC的技術(shù)是免費的從常規(guī)測試設(shè)置過程中發(fā)現(xiàn)的寄生靈活性。兩種測量技術(shù)之間的區(qū)別更明顯的應(yīng)力-應(yīng)變曲線為在面內(nèi)載荷的方向。但是這兩種技術(shù)清楚地揭示了PVC泡沫的各向異性的特征，具有在面內(nèi)和面外如相差近100％的系數(shù)強(qiáng)度值。
圖2。
通過標(biāo)準(zhǔn)方法（EMIC）和數(shù)字圖像相關(guān)（科雷利）的出平面的（負(fù)載目錄。3）和面（負(fù)載迪爾。2）負(fù)載方向測得的壓應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線。
使用由DIC的技術(shù)所提供的結(jié)果，我們還能夠評估應(yīng)變梯度（即，應(yīng)變的材料內(nèi)的分布）沿兩個方向加載過程。對于得到的應(yīng)變梯度的平面內(nèi)（1或2）和外的平面（3）在壓縮試驗過程中的方向都顯示在圖3。由此，DIC技術(shù)而且提供了見解失敗（粉碎）的材料的機(jī)制，以及其各向異性和非均質(zhì)的機(jī)械性能的影響。17,18
圖3。
由DIC為在面內(nèi)（1或2）和外的平面（3）的方向得到的，在平均應(yīng)變（ε）在測試兩個不同的值的應(yīng)變梯度。
該PVC泡沫樣品顯示出在整個材料更均勻的響應(yīng)時，沿面內(nèi)方向加載。相反，裝載在出平面方向產(chǎn)生更多的異構(gòu)梯度。這些可以看出，在圖3，這里的藍(lán)色色調(diào)對應(yīng)的彈性體制（可逆變形），而紅色的色調(diào)對應(yīng)于“塑料”區(qū)，其中該材料已通過破碎細(xì)胞的產(chǎn)生。在這一點上不可逆的變形發(fā)生。的“產(chǎn)量方面”，這對應(yīng)于綠色的區(qū)域在圖中形成后的材料將啟動這個過程產(chǎn)生。取決于多孔材料的裝載方向，可能會有一個以上的屈服前，分離下由他人在非彈性體制主要是彈性應(yīng)變區(qū)域。我們還可以看到這些產(chǎn)率方面都沿離開平面的裝載方向更明確標(biāo)示（3）比面內(nèi)（1或2）中，由于在厚度方向的材料的更大的異質(zhì)性。
表1示出了壓縮的楊氏模量（它的值越高表示變形阻力較大）由DIC技術(shù)沿離開平面的方向測量的（3）最密切接近的制造商的數(shù)據(jù)，由于機(jī)械的所有寄生靈活性測試設(shè)置被忽略。我們還可以看到，楊氏模量的面內(nèi)測定的值（2）的大約一半的計算出的平面（3），這表明高度各向異性的彈性和塑性特性。
表1中。
壓縮楊氏根據(jù)制造商的數(shù)據(jù)表（DIAB）的的Divinycell H60聚合物泡沫的彈性模量，并作為測量面內(nèi)（方向2）和具有不同面（方向3）由標(biāo)準(zhǔn)（É EMIC）和數(shù)字圖像相關(guān)（ē DIC）的方法。
屬性 壓縮
戴鉑 方向3 方向2
Ë EMIC ：楊氏模量（MPa） 32±1 16±3
Ë DIC ：楊氏模量（MPa） 60-70 53±6 22±2
在我們的研究中，我們還收集了有關(guān)這個的PVC泡沫的機(jī)械行為的詳細(xì)信息。這些結(jié)果，包括硬化曲線，拉伸效果，并進(jìn)行了充分討論泡沫的微觀結(jié)構(gòu)鏈接到其宏觀響應(yīng)，已在其他地方發(fā)表。13
總之，我們的工作表明，要正確地表征多孔材料如此，PVC泡沫的機(jī)械性能，如DIC替代技術(shù)被建議作為一種方法來證實和驗證的標(biāo)準(zhǔn)測試。這些特殊方法也可以幫助量化的微觀結(jié)構(gòu)上的泡沫的宏觀響應(yīng)的影響。使用DIC的技術(shù)，我們能夠觀察和量化在材料的性質(zhì)的差異，由于其各向異性，由寄生在靈活性測試設(shè)置介紹。展望未來，我們計劃同樣刻畫其他版本的這種閉孔硬質(zhì)PVC發(fā)泡用不同的相對密度。動態(tài)測試??來捕捉應(yīng)變率的泡沫的依賴性也將是與眼睛沖擊負(fù)荷的應(yīng)用的興趣。
Volnei蒂塔
圣保羅（USP）的航空工程大學(xué)系
Volnei蒂塔是一個教授在美國藥典，13個科學(xué)期刊審稿人，以及兩本期刊的編委會成員。他已發(fā)表 ??論文100余篇，并制定項目與魯汶大學(xué)（比利時）合作，波爾圖大學(xué)（葡萄牙），LMT-卡尚（法國），美國空軍和美國陸軍。
毛里西奧·弗朗西斯科Caliri儒尼奧爾
航空系圣保羅工程大學(xué)（USP），
毛里西奧·弗朗西斯科Caliri儒尼奧爾畢業(yè)，工程從圣保羅卡洛斯在2008年聯(lián)邦大學(xué)，并于2010年從美國藥典，在那里他目前的博士生獲得了碩士機(jī)械工程。他已出版了高分子材料7篇論文在科學(xué)期刊和會議錄。
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