复合材料蜂窝夹层板的低速冲击损伤研究.pdfVIP

第 15 卷 第 3 期 复 　 合 　 材 　 料 　 学 　 报 V o l. 15　　N o. 3 1998 年　 8 月 A CTA M A T ER IA E COM PO S ITA E S IN ICA A u gu st　　1998 复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤研究 程小全　　寇长河　　郦正能 (北京航空航天大学飞机器设计及应用力学系, 北京 100083) 摘　要　本文对蜂窝夹芯板试件进行了低速冲击试验, 然后用 X 光技术、热揭层技术、断面显微技 术和外观检测等对冲击后板的损伤进行了较为全面的研究, 讨论了表面布的作用, 分析了外观损 伤、面板损伤、蜂窝损伤等与冲击能量的关系。 关键词　蜂窝夹芯板, 低速冲击, 分层面积, 面板损伤 中图分类号　 258 V 　　复合材料夹芯板是为了满足特定的受载要求, 如承受弯曲和面内拉压, 而发展的一种典型 复合材料结构。它能够保证在足够的承载能力下, 将 自身的重量减至更轻, 更能显示复合材料 [ 1 ] 结构的优点和特色。它还有吸音、隔热、具有光滑的气动表面、耐疲劳等优点 , 因此被广泛地 应用。但是, 它和复合材料叠层板一样, 抗低速冲击性能差, 而制造、使用和维护过程中低速冲 击又很难避免。低速冲击损伤后板的承载能力受到严重影响。不仅如此, 低速冲击造成的损伤 潜伏在受冲击的面板及夹芯内, 后面板无损伤, 从结构外表不易察觉, 容易发生突然事故。因此 研究复合材料夹芯结构的抗冲击损伤和损伤容限显得非常重要[2, 3 ] 。 　　与叠层板相比, 对夹层结构低速冲击及冲击后的力学性能的研究不充分。国外的工作主要 在于试验研究冲击过程、结构响应和损伤机理, 总结出了一些改进夹层结构抗冲击性能的方 法, 但因为研究工作是针对某一方面进行的, 所以对低速冲击后的结构内部损伤了解得并不全 面[4～ 7 ] 。国内在这方面的研究更是不足。本文对N om ex 蜂窝夹芯板的低速冲击损伤进行了多 方面较仔细的试验研究, 得到的结论可以为计算模型的建立提供依据。 1　试　　验 1. 1　试件 　　试验中用了两种试件, 一种是铺层为[ (090) G45- 450- 4545 ]S 的 和 2 系列, C G G ( ) 统称为 试件; 一种是铺层为[45- 450- 4545 ]S 的 系列, 称为 试件。其中 090 G G C C C 是平纹玻璃布, 两种试件的其它铺层材料均是 300双马树脂, 铺层 是 蜂窝, 其材料 T C N om ex ( ) 为 280 0. 08 , 面板与芯子之间有 2 胶膜; 两种试样除表面布外, 其余相同。 N RH SJ A 　　试件尺寸见图1。为了保证加载正常, 试件两端加了填料将蜂窝格填实, 其长度为50 , mm 外面再胶接厚度为1 的铝保护片。蜂窝高约为8. 3 。 试件的冲击能量与试件数列于表1 mm