不同纤维面层对泡沫夹层复合材料低速冲击性能的影响

       采用玻璃纤维、碳纤维、混杂碳/Kevlar和Kevlar纤维织物为面层，自制闭孑L硬质聚氨酯泡沫芯材，通过RTM工艺制备了泡沫夹芯复合材料，分析了25J能量下的冲击损伤程度。提出了以泡沫夹芯结构的平均损伤角度、穿透深度和最大开裂宽度作为表征试样损伤程度的参数结果表明：25J冲击能量下，Kevlar纤维面层泡沫夹芯试样，冲击载荷一时间历程曲线峰值最高，完成一次冲击试验历程最短，冲击后试样损伤程度最低；玻璃纤维面层泡沫夹芯试样，低速冲击载倚一时间历程曲线峰值最低，冲击后试样损伤程度最高。

       夹芯结构复合材料具有高比刚性，高比强度，质量轻等优点，因此，在陆运、海运、航空航天及建筑等领域具有十分广阔的应用前景。泡沫夹芯结构的抗低速冲击门槛值和损伤后程度取决于不同纤维面层，以及芯材和纤维面层之间的性能。低速冲击造成的损伤有时潜伏在受冲击面层及夹芯内，从夹芯结构外表不易察觉，容易导致突发事故。面层和芯子材料是影响夹芯结构性能的关键，传统蜂窝夹芯结构虽然具有较高的结构效能，但其制造和维修成本较高，对湿热环境敏感；而闭孔硬质聚氨酯泡沫( RPUF)具有优良的抗湿热性能，密度可调，与面层连接紧同，具有RFI/RTM/VARI等整体成型优点。Vaidya等采用VARTM工艺制备了金属铝泡沫夹芯结构，并分析了其在低速冲击和间歇冲击下的损伤程度。Hosur等研究一种3-D纤维整体填充泡沫夹芯复合材料的冲击性能，并对其冲击载荷一时间一能量历程曲线做了详细分析。Hosur等研制的微细粘土填加泡沫芯夹层结构，随微细粘土含量的增加，耐冲击性能有所提高。卢子兴等对高密度RPUF进行冲击测试，获得了其动态应力一应变曲线，研究了高度对材料模量和冲击强度的影响。郑锡涛等对VARI工艺成型的缝合泡沫夹芯结构冲击损伤容限进行评价，得出缝合有利于提高夹芯结构的耐冲击性能。

       本文以玻璃、碳、混杂碳／Kevlar和Kevlar纤维织物做面层，自制RPUF芯材，利用RTM工艺一次成型整体泡沫夹芯复合材料，以泡沫夹芯复合材料的平均损伤角度、穿透深度和最大开裂宽度作为表征试样损伤程度的参数，研究了低速冲击性能和损伤程度，为不同纤维面层对泡沫夹芯复合材料低速冲击性能的表述提供工程应用基础。

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