泡沫铝夹芯结构的特点是轻质、高比强度、高比刚度,并具有良好的冲击波散射能力。泡沫铝夹芯结构作为一种优良的缓冲吸能和冲击防护结构,将会在航空航天、军事装备等领域得到广泛应用。因此,研究泡沫铝夹芯结构在集中载荷下的力学行为具有重要意义。然而,国内外对泡沫铝夹芯结构的性能研究还多以静态和低速撞击为主,对中高速冲击下的性能研究相对较少。本文以此为基础,重点研究泡沫铝夹芯结构抗中高速冲击时的性能。本文将霍普金森压杆改装为一级轻气炮后,对泡沫铝夹芯结构开展了冲击速度在200～500m/s范围内的冲击实验。在常用定性表征方法的基础上,引入PVDF压电传感器,定量地研究冲击载荷下,泡沫铝芯层以及芯部多层泡沫铝夹芯结构对应力波的作用。初步探索了不同实验条件下(面板厚度、面板种类、弹丸速度),泡沫铝夹芯结构的抗冲击性能。主要研究结果如下:(1)利用PVDF压电传感器得到了有效的应力时程曲线,证实了 PVDF压电传感器在中高速冲击实验中应力测量的可行性。(2)研究了不同面板厚度、面板种类以及弹丸速度等条件下泡沫铝夹芯结构的抗冲击性能。结果表明:增加面板厚度或选择更高强度的材料作为面板,都有利于扩大冲击变形区域,进而使得面板下方的泡沫铝芯层更大范围地发生变形,从而有利于对冲击应力的分散。由于泡沫铝的应变率效应,增加弹丸冲击速度,泡沫铝芯层所消耗的冲击能量也相应增加。(3)泡沫铝夹芯结构硬-软-硬的结构布置,使得应力波在由高声阻抗面板向低声阻抗泡沫铝传播时发生较强的反射,而透射进入泡沫铝的应力波强度较小,从而达到了衰减应力波的目的;在泡沫铝内部,不同位置的胞孔存在压缩弯曲、脆性断裂、胞孔表面开裂和断裂孔壁之间的剪切、摩擦等四种主要能量耗散机制;另外,由于气相的存在,应力波在基体中传播时,同样经历了由高阻抗铝基体向低阻抗气相传播的过程,从而使得应力波在铝-气相界面处反复向四周分散,传感器接收到的信号便大幅衰减。(4)泡沫夹芯的组合形式对应力波的传播影响显著。泡沫铝夹芯厚度相同时,多层泡沫铝夹芯所能达到的应力波峰值衰减率大于单层夹芯。较之单层夹芯结构,由于芯层间大界面的引入,多层夹芯的变形/失效模式更为复杂,主要表现为各层间由于弹丸挤压而相互摩擦,该机制一定程度上将应力波沿泡沫铝平面分散,从而有利于胞孔参与吸能。