高处坠物砸击安全帽时,泡沫内衬只会压扁,不会碎成渣;而安全帽外壳硬塑料受到同等冲击容易开裂,为什么?
泡沫内部是大量独立封闭薄壁气孔。受冲击时,外力先让气孔薄壁发生塑性弯折、孔洞逐层塌缩,冲击动能全部消耗在孔洞压溃的塑性变形上;致密硬塑料几乎无变形空间,冲击能量无法耗散,应力瞬间超过断裂强度直接开裂。
冲击力被成千上万微小气孔分散,不存在单点超高拉应力,难以生成扩展裂纹;实心硬塑料冲击点应力高度集中,微小瑕疵立刻萌生裂纹并快速断裂。
泡沫高分子薄壁延伸性好,可产生几十倍的压缩变形;硬塑料属于低延伸脆性材料,极小变形就达到断裂伸长极限。