与蜂窝结构，在结构应用（如夹心板为建筑）采用泡沫多孔材料，需要其在两个微观和宏观尺度力学行为的理解。1-5然而，泡沫剂可以表现出各向异性特性，即，因所选的测量，这复杂化的机械响应评估的方向。一个很大的研究主要集中在研究多孔材料的力学性能，主要是在压缩载荷，使用标准的测试程序。2,6,7然而，一个方面在文献中很少讨论的是这样的多孔材料的硬化行为，并事实上，同样的材料可显示出取决于沿其施加载荷的方向脆，完美的塑料，和硬化反应。这各向异性意味着，标准测试程序可能无法正确地表征泡沫的宏观材料性质。因此，替代技术，目前正在寻求支持和配合标准测试。其中，光学图像为基础的方法已被证明是特别有用的和可靠的。
对本线路的工作中，我们决定定向负荷下进行调查的刚性聚氯乙烯（PVC）泡沫材料的机械性能，同时使用一个标准的测试及特殊的技术。更具体地说，我们采用美国测试和材料协会（ASTM）的标准应变仪为基础的程序，以及一个特殊的光学技术，称为数字图像相关（DIC），根据逆的概念测试的泡沫分析（推断从捕获的图像的响应）。8-12的这两个实验的分析方法的结合使用使我们能够用其宏观测量各向异性响应链接泡沫体的微观结构的行为。
我们的研究，尤其着重于压缩试验和相关的故障模式，显示光学技术能够补标准测试，以更好地确定泡沫的宏观力学性能。在压缩下，泡沫材料可以表现出无论是完全塑性行为（在形状不可逆变化）或轻微硬化，由于致密化（它的发生是由于破碎的微细胞的结果）。我们测定的应力-应变响应，并沿同时使用的实验方法2加载方向的杨氏模量的泡沫。我们发现，DIC是能够辨别样品中形成的“产量方面'和一个非常不均匀应变场，表明DIC优选使用应变仪。13
我们测试了特定的泡沫是一种商业产品，的Divinycell H60，由迪亚布集团制造。14附带一个闭孔结构的硬质多孔材料，从PVC聚合物基体制造，并且具有60公斤/米的密度3。该产品是在泡沫板格式（见图供给1），我们进行抗压测试沿面内（轴1和2）的外面和（3轴）方向来量化这种泡沫的各向异性响应。
图1。
聚合泡沫板的机械性能沿面内（轴1和2）和具有不同面（轴3）的方向测得。
我们决定使用两种不同的实验方法，泡沫的机械性能。首先是标准ASTM D1621-04A测试方法，15是衡量压缩性能与EMIC制造的试验机。第二次测量的方法记录使用DIC技术和Correli的应变场Q 4软件，位移场测量由DIC，16这使材料的性能要更准确地确定。
两个实验方法，表明该物质必须压缩载荷高度各向异性的响应。该材料实际上是在横向各向同性，这意味着它通过厚度大约有面内的相同属性但具有不同的属性（即，出平面）。的DIC（科雷利）数据记录在两个平面内（2）和外的平面（3）装载方向的材料更硬的响应（在给定的压力下减排量）：参见图2。这个结果是可以预料的，因为DIC的技术是免费的从常规测试设置过程中发现的寄生灵活性。两种测量技术之间的区别更明显的应力-应变曲线为在面内载荷的方向。但是这两种技术清楚地揭示了PVC泡沫的各向异性的特征，具有在面内和面外如相差近100％的系数强度值。
图2。
通过标准方法（EMIC）和数字图像相关（科雷利）的出平面的（负载目录。3）和面（负载迪尔。2）负载方向测得的压应力 - 应变曲线。
使用由DIC的技术所提供的结果，我们还能够评估应变梯度（即，应变的材料内的分布）沿两个方向加载过程。对于得到的应变梯度的平面内（1或2）和外的平面（3）在压缩试验过程中的方向都显示在图3。由此，DIC技术而且提供了见解失败（粉碎）的材料的机制，以及其各向异性和非均质的机械性能的影响。17,18
图3。
由DIC为在面内（1或2）和外的平面（3）的方向得到的，在平均应变（ε）在测试两个不同的值的应变梯度。
该PVC泡沫样品显示出在整个材料更均匀的响应时，沿面内方向加载。相反，装载在出平面方向产生更多的异构梯度。这些可以看出，在图3，这里的蓝色色调对应的弹性体制（可逆变形），而红色的色调对应于“塑料”区，其中该材料已通过破碎细胞的产生。在这一点上不可逆的变形发生。的“产量方面”，这对应于绿色的区域在图中形成后的材料将启动这个过程产生。取决于多孔材料的装载方向，可能会有一个以上的屈服前，分离下由他人在非弹性体制主要是弹性应变区域。我们还可以看到这些产率方面都沿离开平面的装载方向更明确标示（3）比面内（1或2）中，由于在厚度方向的材料的更大的异质性。
表1示出了压缩的杨氏模量（它的值越高表示变形阻力较大）由DIC技术沿离开平面的方向测量的（3）最密切接近的制造商的数据，由于机械的所有寄生灵活性测试设置被忽略。我们还可以看到，杨氏模量的面内测定的值（2）的大约一半的计算出的平面（3），这表明高度各向异性的弹性和塑性特性。
表1中。
压缩杨氏根据制造商的数据表（DIAB）的的Divinycell H60聚合物泡沫的弹性模量，并作为测量面内（方向2）和具有不同面（方向3）由标准（É EMIC）和数字图像相关（ē DIC）的方法。
属性 压缩
戴铂 方向3 方向2
Ë EMIC ：杨氏模量（MPa） 32±1 16±3
Ë DIC ：杨氏模量（MPa） 60-70 53±6 22±2
在我们的研究中，我们还收集了有关这个的PVC泡沫的机械行为的详细信息。这些结果，包括硬化曲线，拉伸效果，并进行了充分讨论泡沫的微观结构链接到其宏观响应，已在其他地方发表。13
总之，我们的工作表明，要正确地表征多孔材料如此，PVC泡沫的机械性能，如DIC替代技术被建议作为一种方法来证实和验证的标准测试。这些特殊方法也可以帮助量化的微观结构上的泡沫的宏观响应的影响。使用DIC的技术，我们能够观察和量化在材料的性质的差异，由于其各向异性，由寄生在灵活性测试设置介绍。展望未来，我们计划同样刻画其他版本的这种闭孔硬质PVC发泡用不同的相对密度。动态测试来捕捉应变率的泡沫的依赖性也将是与眼睛冲击负荷的应用的兴趣。
Volnei蒂塔
圣保罗（USP）的航空工程大学系
Volnei蒂塔是一个教授在美国药典，13个科学期刊审稿人，以及两本期刊的编委会成员。他已发表 论文100余篇，并制定项目与鲁汶大学（比利时）合作，波尔图大学（葡萄牙），LMT-卡尚（法国），美国空军和美国陆军。
毛里西奥·弗朗西斯科Caliri儒尼奥尔
航空系圣保罗工程大学（USP），
毛里西奥·弗朗西斯科Caliri儒尼奥尔毕业，工程从圣保罗卡洛斯在2008年联邦大学，并于2010年从美国药典，在那里他目前的博士生获得了硕士机械工程。他已出版了高分子材料7篇论文在科学期刊和会议录。
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