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低速撞击下正交型纤维增强 复合才斗层板的脱层研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-05-19  来源:复材应用技术网  浏览次数:25
       用不饱和聚脂预浸渍玻璃纤维带制作了几种正交型铺层序列的层板梁试件,并对其在固支条件下进行了横向冲击实验。用嵌入式加速度传感器得到了载荷历史,通过高速摄影机和显微摄像系统从层板侧面观察了脱层现象。根据最大剪应力准则,通过对层板内部剪应力的分布以及不同铺层间三种不同剪切破坏强度的近似分析,解释了首次脱层具体位置和二次脱层现象。试验和分析表明,脱层失稳所对应的脱层阈值载荷与试件的铺层结构有关。但是,对不同铺层结构的试件,发生脱层的0°/90°界面具有相同的细观剪切强度。因此。用细观界面剪切强度来分析和预言试件的脱层失稳更具有一般性。

       纤维增强树脂的层压结构在航空航天、建筑、汽车、船舶和电子工业等中有广泛的应用。在层压结构的制备和使用中,都会产生缺陷和损伤,如夹杂和气泡,外部物体低速冲击产生的损伤等。由于层板的层间剪切强度较低,在横向载荷下特别容易产生层间裂纹,并进一步形成脱层。当脱层损伤发生并以这种损伤方式为主时,层板的剩余承载能力受到影响,剩余压缩强度值的降低尤为明显。已有的对冲击载荷作用下层板损伤的研究主要着重于对损伤现象和损伤机理的分析和探讨。也建立了一些近似模型来模拟脱层。
 
       随着材料损伤和破坏,结构的刚度降低,载荷一时间曲线会出现相应的变化M,别。一般认为,层板脱层失稳会导致载荷的绝对值突然减小。该点处的载荷即为脱层阂值载荷。当变形继续增大。载荷曲线有可能继续上升。Schoeppn er等在他们的实验中,把冲击试件的载荷测量与C-Sc锄损伤测量相比较,
发现载荷绝对值的突然下落与脱层的发展相对应,从而证明了脱层阈值载荷的存在。M atemilola等认为在他们的复合材料压力容器受球头落锤冲击实验所获得的曲线中,第一个载荷绝对值的下落的基本原因是脱层。由于材料和结构的形式不同。其它初始损伤也可能对应存在阂值载荷。Hirai等认为在他们的实验中f使用材料为编织的玻璃纤维层板)初始损伤载荷是界面失效或者层板后表面附近基体裂纹的结果,初始的损伤载荷对于不同的冲击能量几乎是常数。但随温度增加而减少。
 
       为了研究层板的铺层结构对层板损伤特性的影响并为复合材料层板的设计优化提供基础,我们进行了几种铺层序列的玻璃纤维增强聚脂树脂层板低速冲击实验,通过几种序列的比较从细观角度研究了层板在受冲击过程中首次脱层发生的位置及其具体机理。得到了不同铺层结构试件的脱层阈值载荷及其与细观剪切强度间的关系。

资料下载:   低速撞击下正交型纤维增强复合材料层板的脱层研究-徐宝龙.pdf
 
 
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