复合材料层板冲击损伤特性及冲击后压缩强度研究
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第 3 卷 第 1 1 期
21 0 1年 2月
航
空
材
料
学
报
Vo. 13I,No .I
F b ua y 2 e r r 01 1
J RNAL O RONA I AL MAT RI S OU F AE UT C E AL
复 合 材 料 层 板 冲 击 损 伤 特 性 及 冲 击 后 压 缩 强 度 研 究
合材 料冲击损 伤及其 冲击 后压 缩强 度 ( A ) C I 的试 验
研究 一直是许 多研究 者关 注的 中心 。
复合 材料 层合 结 构在 制造 和 使用 过程 中, 可 不 避免 地会受 到损伤 , 尤其是低 能量 物体 的冲击 : 包括 各种 工具 的掉落 , 飞 、 陆过程 中从跑道卷 起的石 起 着
特性 和冲击 后剩余 压缩强 度的关 系。
1 层 合 板 冲 击损 伤试 验 研 究
1 1 冲 击 试 验 装 置 .
复合 材料韧性 进行表 征 。由于低速 冲击 损伤压 缩性
能与 铺层材料 、 铺层顺 序 、 度 、 件的边 界条件 、 厚 试 支 持条 件 以及 冲击物 的特 性 等 多种 因素 有关 , 因此 复
林 智 育 , 许 希 武 , 朱 伟 壶
( 京航 空航 天 大 学 航 空 宇航 学 院结 构 强 度 研 究 所 飞 行 器结 构 力 学 与 控 制 教 育部 重 点 实 验 室 , 京 2 0 1 ) 南 南 1 0 6
摘 要 : 两 种材 料 体 系 ( 30 Q 8 1 对 T 0 / Y 9 1和 "0 / 4 5 / 层 的 复 合 材 料 层 板 进 行 三 种 支持 条 件 ( 1 0 50 ) 铺 " 3 冲击 点无 支 持 、 梁 凸缘 或长 桁 凸缘 支 持 和 肋 凸缘 支 持 ) 六 种 冲击 能量 等 级 的 冲 击 损 伤 特 性 及 冲 击 后 压 缩 强 度 试 验 研 究 。讨 论 了 冲 、 击 能量 、 持条 件 等 与 冲 击 损 伤 特性 和剩 余 压 缩 强 度 的 关 系 , 究 结 果 表 明 , 击 表 面 凹 坑 深 度 和 冲击 损 伤 面积 可 支 研 冲
垂 直 , 过调整 落锤 的下 落 高 度来 控 制 冲击能 量 和 通 速 率 。试 件 夹 持 在 两 钢 板 之 间 , 击 部 分 为 一 冲
10 m×8 r 的 长 方形 区域 , 有 的试 件 均 保 证 3r a 0 m a 所
不 发 生 二 次 冲击 。
1 2 冲 击 损 伤 试 验 件 .
目前 , 合 材 料层 板 C I 试 验 方法 很 多 , 复 A 的 迄
今为止 , 未 形 成 统 一 的 国 际标 准 ( A T IO 仍 如 S M,S 等 ) 目前 常用 的 标 准 有 N S ¨ , A MA 2 B e 。 A A S C 【 / o. ig , R G , MW , T 等 。损 伤 主要 以落 n C A Q UK
பைடு நூலகம்
由于低速 冲击损 伤大 大削弱 一般复 合材料 层合 结构 的承压 能力 , 速 冲 击后 层 合 板 的损 伤特 性 以 低 及其 压缩性能 是复合 材料结 构损 伤容 限设 计必 须考
虑 的 严 重 情 况 之 一 , 至 可 以 用 来 对 纤 维 增 强 树 脂 甚
试验研 究 , 讨论 了冲击能 量 、 支持条 件等与 冲击损伤
锤低 速冲击造 成 , 在剩 余强度 试验 时 , 避免结 构 的整
体失稳 。
本工 作参 照 N S 标准 和航 空 标 准 ( B AA H
6 3 - 1 9 ) 选 取 两 个 结 构 部 件 上 两 种 典 型 铺 79 93 ,
参 照 H 7 9 19 …碳纤维 复合材料 层 合板 冲击 B6 3 - 9 3
用 于 表征 复 合 材 料 冲 击损 伤 , 基体 裂纹 长 度 不 可 以用 于 表 征 冲击 损 伤 。 且 随 着 冲击 点 背 面 支 持 刚 度 的 增 加 , 而 冲
击 所造 成 的损 伤 随 之 减 小 。 随着 冲击 能 量 的增 加 , 冲击 后 压 缩 强 度 随 之 减 小 。在 相 同 的 冲 击 能 量 作 用下 , 着 冲 随 击 点 背 面 支持 刚 度 的 增 加 , 击 后 压 缩强 度 也 随之 增 加 。 冲 关 键 词 : 合 材料 层 板 , 复 冲击 损 伤 , 冲击 损 伤 特 性 , 余 压 缩 强 度 剩
D0I 1 . 9 9 j is. 0 5 5 5 . 0 1 1 0 4 :0 3 6 /.sn 1 0 —0 3 2 1 . . 1
中 图 分 类号 : B 3 T 32
文献标识码 : A
文 章编 号 :10 - 5 (0 1 0 -030 0 55 3 2 1 ) 1 7 —8 0 0
子 、 胎碎 片的撞击 , 中飞行时 冰雹的撞击 等引起 轮 空 的损 伤。 由于 自由落体式 冲击可 以较 好地再 现上述
低能量 冲击 , 试验设 备及操 作相对 简单 , 且 本试 验采
用 自由落体式 冲击装 置对 复合 材料层 合板进行 冲击
损伤预 制 。
冲 击 试 验 装 置 和 试 验 件 支 持 装 置 如 图 1所 示 。
梁凸缘 或长桁 凸缘 支持 ) 六 种损 伤 能级 共 计 2 、 0组 8 0件试 验件 进 行 冲击 损 伤 特性 及 其 压 缩剩 余 强度
收 稿 日期 ; 0 00 .0 修 订 E 期 : 0 00 .8 21- 2 ; 2 t 2 1 -8 1 基金项 目: 国家 自然 科 学基 金 ( 0 7 0 5 ; 京 航 空 航 天 大 162 7 ) 南
后压缩试 验方法 , 落锤 的 质量 为 5 g 具 有一 个直 径 k, 为 1 . m 的钢质 半球 形 冲 头 , 25 m 冲头 轴 线 与板 平 面
层 ( C) 两 种 材 料 体 系 ( 3 0 Q 8 1 、 3 0 A、 、 T0/ Y 9 1 T 0/ 5 0 ) 三 种支 持形 式 ( 45 、 冲击 点 四周悬 空 、 有肋 凸缘 、
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F b ua y 2 e r r 01 1
J RNAL O RONA I AL MAT RI S OU F AE UT C E AL
复 合 材 料 层 板 冲 击 损 伤 特 性 及 冲 击 后 压 缩 强 度 研 究
合材 料冲击损 伤及其 冲击 后压 缩强 度 ( A ) C I 的试 验
研究 一直是许 多研究 者关 注的 中心 。
复合 材料 层合 结 构在 制造 和 使用 过程 中, 可 不 避免 地会受 到损伤 , 尤其是低 能量 物体 的冲击 : 包括 各种 工具 的掉落 , 飞 、 陆过程 中从跑道卷 起的石 起 着
特性 和冲击 后剩余 压缩强 度的关 系。
1 层 合 板 冲 击损 伤试 验 研 究
1 1 冲 击 试 验 装 置 .
复合 材料韧性 进行表 征 。由于低速 冲击 损伤压 缩性
能与 铺层材料 、 铺层顺 序 、 度 、 件的边 界条件 、 厚 试 支 持条 件 以及 冲击物 的特 性 等 多种 因素 有关 , 因此 复
林 智 育 , 许 希 武 , 朱 伟 壶
( 京航 空航 天 大 学 航 空 宇航 学 院结 构 强 度 研 究 所 飞 行 器结 构 力 学 与 控 制 教 育部 重 点 实 验 室 , 京 2 0 1 ) 南 南 1 0 6
摘 要 : 两 种材 料 体 系 ( 30 Q 8 1 对 T 0 / Y 9 1和 "0 / 4 5 / 层 的 复 合 材 料 层 板 进 行 三 种 支持 条 件 ( 1 0 50 ) 铺 " 3 冲击 点无 支 持 、 梁 凸缘 或长 桁 凸缘 支 持 和 肋 凸缘 支 持 ) 六 种 冲击 能量 等 级 的 冲 击 损 伤 特 性 及 冲 击 后 压 缩 强 度 试 验 研 究 。讨 论 了 冲 、 击 能量 、 持条 件 等 与 冲 击 损 伤 特性 和剩 余 压 缩 强 度 的 关 系 , 究 结 果 表 明 , 击 表 面 凹 坑 深 度 和 冲击 损 伤 面积 可 支 研 冲
垂 直 , 过调整 落锤 的下 落 高 度来 控 制 冲击能 量 和 通 速 率 。试 件 夹 持 在 两 钢 板 之 间 , 击 部 分 为 一 冲
10 m×8 r 的 长 方形 区域 , 有 的试 件 均 保 证 3r a 0 m a 所
不 发 生 二 次 冲击 。
1 2 冲 击 损 伤 试 验 件 .
目前 , 合 材 料层 板 C I 试 验 方法 很 多 , 复 A 的 迄
今为止 , 未 形 成 统 一 的 国 际标 准 ( A T IO 仍 如 S M,S 等 ) 目前 常用 的 标 准 有 N S ¨ , A MA 2 B e 。 A A S C 【 / o. ig , R G , MW , T 等 。损 伤 主要 以落 n C A Q UK
பைடு நூலகம்
由于低速 冲击损 伤大 大削弱 一般复 合材料 层合 结构 的承压 能力 , 速 冲 击后 层 合 板 的损 伤特 性 以 低 及其 压缩性能 是复合 材料结 构损 伤容 限设 计必 须考
虑 的 严 重 情 况 之 一 , 至 可 以 用 来 对 纤 维 增 强 树 脂 甚
试验研 究 , 讨论 了冲击能 量 、 支持条 件等与 冲击损伤
锤低 速冲击造 成 , 在剩 余强度 试验 时 , 避免结 构 的整
体失稳 。
本工 作参 照 N S 标准 和航 空 标 准 ( B AA H
6 3 - 1 9 ) 选 取 两 个 结 构 部 件 上 两 种 典 型 铺 79 93 ,
参 照 H 7 9 19 …碳纤维 复合材料 层 合板 冲击 B6 3 - 9 3
用 于 表征 复 合 材 料 冲 击损 伤 , 基体 裂纹 长 度 不 可 以用 于 表 征 冲击 损 伤 。 且 随 着 冲击 点 背 面 支 持 刚 度 的 增 加 , 而 冲
击 所造 成 的损 伤 随 之 减 小 。 随着 冲击 能 量 的增 加 , 冲击 后 压 缩 强 度 随 之 减 小 。在 相 同 的 冲 击 能 量 作 用下 , 着 冲 随 击 点 背 面 支持 刚 度 的 增 加 , 击 后 压 缩强 度 也 随之 增 加 。 冲 关 键 词 : 合 材料 层 板 , 复 冲击 损 伤 , 冲击 损 伤 特 性 , 余 压 缩 强 度 剩
D0I 1 . 9 9 j is. 0 5 5 5 . 0 1 1 0 4 :0 3 6 /.sn 1 0 —0 3 2 1 . . 1
中 图 分 类号 : B 3 T 32
文献标识码 : A
文 章编 号 :10 - 5 (0 1 0 -030 0 55 3 2 1 ) 1 7 —8 0 0
子 、 胎碎 片的撞击 , 中飞行时 冰雹的撞击 等引起 轮 空 的损 伤。 由于 自由落体式 冲击可 以较 好地再 现上述
低能量 冲击 , 试验设 备及操 作相对 简单 , 且 本试 验采
用 自由落体式 冲击装 置对 复合 材料层 合板进行 冲击
损伤预 制 。
冲 击 试 验 装 置 和 试 验 件 支 持 装 置 如 图 1所 示 。
梁凸缘 或长桁 凸缘 支持 ) 六 种损 伤 能级 共 计 2 、 0组 8 0件试 验件 进 行 冲击 损 伤 特性 及 其 压 缩剩 余 强度
收 稿 日期 ; 0 00 .0 修 订 E 期 : 0 00 .8 21- 2 ; 2 t 2 1 -8 1 基金项 目: 国家 自然 科 学基 金 ( 0 7 0 5 ; 京 航 空 航 天 大 162 7 ) 南
后压缩试 验方法 , 落锤 的 质量 为 5 g 具 有一 个直 径 k, 为 1 . m 的钢质 半球 形 冲 头 , 25 m 冲头 轴 线 与板 平 面
层 ( C) 两 种 材 料 体 系 ( 3 0 Q 8 1 、 3 0 A、 、 T0/ Y 9 1 T 0/ 5 0 ) 三 种支 持形 式 ( 45 、 冲击 点 四周悬 空 、 有肋 凸缘 、