混杂方式对CF／GF／环氧混杂复合材料低速冲击性能的影响.PDF

第３６卷第 １１期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３６ №．１１ ２０１５年１１月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｎｏｖ．２０１５ 混杂方式对 ＣＦ／ ＧＦ／ 环氧混杂复合材料 低速冲击性能的影响 赵士成，王振清，郭建明，杨斌 （ 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院，黑龙江哈尔滨 １５０００１） 摘　 要：针对复合材料抗低速冲击性能较差的不足，利用通用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ建立了５种不同形式的混杂复合材 料。 利用基于刚度衰减的ＶＵＭＡＴ子程序，对不同形式的混杂层合板进行了低速冲击仿真实验。 结果表明：与纯碳纤维 增强环氧树脂复合材料相比，玻璃纤维的添加可以提高材料的韧性，从而增加层合板的抗冲击性能；不同混杂方式的复 合材料在承受冲击载荷时，吸收的能量不同，玻璃纤维靠近层合板表面铺设时吸收的能量最多，当玻璃纤维的布置靠近 层合板上下表面时，材料的抗冲击性能提升最为明显。 关键词：混杂复合材料；混杂方式；低速冲击；能量吸收；有限元仿真；玻璃纤维；层合板 ｄｏｉ：１０．１１９９０／ ｊｈｅｕ．２０１４１００６１ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１３９０．Ｕ１６２２．０１０．ｈｔｍｌ 中图分类号：ＴＢ３３２　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１５）１１⁃１４７６⁃０５ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｈｙｂｒｉｄ ｓｔｙｌｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ＣＦ／ ＧＦ／ ｅｐｏｘｙ ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｌｏｗ⁃ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｉｍｐａｃｔ ＺＨＡＯ Ｓｈｉｃｈｅｎｇ，ＷＡＮＧＺｈｅｎｑｉｎｇ，ＧＵＯＪｉａｎｍｉｎｇ，ＹＡＮＧ Ｂｉｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ ａｎｄ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｗｅａｋ ｉｎ ｌｏｗ⁃ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｉｍｐａｃｔｓ，ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｆｉｖｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｌａｍｉｎａｔｅｓｗｅｒｅ ｂｕｉｌｔ ｉｎ ＡＢＡＱＵＳ．Ｔｈｅｎ ｌｏｗ⁃ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｉｍｐａｃｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆ ｔｈｅｓｅｆｉｖｅ ｋｉｎｄｓｏｆ ｌａｍｉｎａｔｅｓ ｗｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ ｔｈａｔａｄｄｉｎｇｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｅｎｈａｎｃｅｓｔｈｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ⁃ ｌｙ ｉｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｔｏｐｕｒｅｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ． Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌａｍｉｎａｔｅｓｆｏｒｍｅｄｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｉｘｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ ａｂｓｏｒｂｅｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｏｕｎｔｓｏｆ ｅｎｅｒｇｙｕｎｄｅｒｉｍｐａｃｔｌｏａｄ．Ｉｔ ｓｈｏｗｓｔｈａｔｗｈｅｎｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｉｓｌａｉｄｎｅａｒｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ａｂｓｏｒｂｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｉｓ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓｂｅｓｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅｆｉｂｅｒ ｉｓ ｌａｉｄ ｃｌｏｓｅ ｔｏ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｈｙｂｒｉｄ ｓｔｙｌｅ；ｌｏｗ⁃ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｉｍｐａｃｔ； ｅｎｅｒｇｙ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ； ｇｌａｓｓｆｉｂｅｒ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ