层合板冲击弯曲损伤研究
发布时间：2021-04-09 14:48
复合材料层合板工作环境中常会受到冲击载荷。为充分利用材料性能,需根据动态下材料性能进行设计,因而研究层合板动态力学性能至关重要。本文针对碳/环氧树脂复合材料层合板冲击弯曲损伤问题开展研究。基于准静态及落锤冲击弯曲试验数据,得到了层合板层间强度修正系数,建立了层合板弯曲失效模型,研究了加载速率对层合板抗弯曲性能的影响,并与试验结果对比验证强度修正系数的可靠性和弯曲失效模型的合理性。此外,本文进一步将所得到的强度修正系数应用于多种铺层形式的复合材料层合板失效研究中,并预报其弯曲性能。具体研究工作和结论如下:（1）开展了单向增强碳/环氧树脂复合材料板准静态及落锤冲击四点弯试验,分析了加载速率对单向增强层合板弯曲损伤的影响规律。纤维与基体间界面脱粘致使纯弯段纤维束发生局部屈曲会引起层合板丧失承载力。低速冲击载荷下层合板弯曲极限应力比准静态下提高了13%22%,其原因是低速冲击载荷下界面分层损伤小于准静态下分层损伤。随着加载速率的提高损伤模式有由界面脱粘向界面周边基体开裂转变的趋势。（2）基于不同速率下的四点弯试验数据,引入了一种基于界面层张开速率动态失效强度参数修正因子。...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单向增强碳/环氧树脂板试验件表2-1INSTRON3367电子万能材料试验机性能参数
而该传感器位于冲头上方的如图2-5 所示位置。试验中冲头处于一个非惯性系中，受力并不平衡，导致传感器测得的载荷与试验件所受载荷有所区别，需考虑冲头惯性力的影响。t 时刻，试验件实际所受载荷F' (t)为： IF t F t F t(2-1)式中，F(t)——试验机所测载荷数据；FI(t)——冲头惯性力。 IF t ma t(2-2)式中，m——锤头质量，拆卸后可称得，为 1.63kg；a(t)——t 时刻的锤头加速度，可根据试验机输出的速度-时间曲线计算差分得到一个近似值。图 2-5 落锤冲击四点弯加载示意图2.3.2 试验结果分析利用落锤试验机对试验件进行四点弯的动态测试，测试所得不同初始速率下
0 2 4 6 812341.5m/s2.5m/s3m/s4m/s速度/(m/s)时间/ms0 1 2 3 4400450500550600极限应力(Mpa)实验数据拟合曲线极限荷载时刻速率(m/s)图 2-8 不同初始速率下落锤速率-时间关系 图 2-9 不同表征速率下四点弯极限应力不同表征速率下，层合板极限应力试验数据如图 2-9 散点所示，可以看出动态下层合板的极限应力离散性明显高于准静态下的。采用幂函数对表征速率-极限应力关系进行拟合[70,71]，拟合函数为：σ=57.26*v0.4296+463.7 (2-4)在测试的表征速率范围内，极限应力有着随表征速率增大而增大的趋势，且随着表征速率增大增速明显变缓慢，有着增长停滞的趋势。
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料在新一代大型民用飞机中的应用[J]. 马立敏,张嘉振,岳广全,刘建光,薛佳. 复合材料学报. 2015(02)
[2]复合材料静压痕与落锤冲击初始损伤对比试验[J]. 郭渊,关志东,刘德博,孟庆春. 北京航空航天大学学报. 2009(08)
[3]复合材料层压板抗冲击行为及表征方法的实验研究[J]. 沈真,杨胜春,陈普会. 复合材料学报. 2008(05)
[4]炭纤维增强树脂基复合材料层合板低速冲击性能实验研究[J]. 罗靓,沈真,杨胜春,李玉彬,张佐光. 复合材料学报. 2008(03)
[5]复合材料层板静压入破坏机制[J]. 王璐璐,关志东. 复合材料学报. 2007(06)
[6]碳/环氧树脂复合材料应变率效应的实验研究[J]. 王正浩,赵桂平,马君峰,张建新. 复合材料学报. 2007(02)
[7]碳纤维及其在复合材料方面的应用[J]. 春胜利,黄榴红,李勇锋. 玻璃钢. 2005(02)
[8]复合材料与B7E7"梦想"飞机[J]. 陈绍杰. 航空制造技术. 2005(01)
[9]小尺寸试件层合板低速冲击后的剩余压缩强度[J]. 程小全,张子龙,吴学仁. 复合材料学报. 2002(06)
本文编号：3127813
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单向增强碳/环氧树脂板试验件表2-1INSTRON3367电子万能材料试验机性能参数
而该传感器位于冲头上方的如图2-5 所示位置。试验中冲头处于一个非惯性系中，受力并不平衡，导致传感器测得的载荷与试验件所受载荷有所区别，需考虑冲头惯性力的影响。t 时刻，试验件实际所受载荷F' (t)为： IF t F t F t(2-1)式中，F(t)——试验机所测载荷数据；FI(t)——冲头惯性力。 IF t ma t(2-2)式中，m——锤头质量，拆卸后可称得，为 1.63kg；a(t)——t 时刻的锤头加速度，可根据试验机输出的速度-时间曲线计算差分得到一个近似值。图 2-5 落锤冲击四点弯加载示意图2.3.2 试验结果分析利用落锤试验机对试验件进行四点弯的动态测试，测试所得不同初始速率下
0 2 4 6 812341.5m/s2.5m/s3m/s4m/s速度/(m/s)时间/ms0 1 2 3 4400450500550600极限应力(Mpa)实验数据拟合曲线极限荷载时刻速率(m/s)图 2-8 不同初始速率下落锤速率-时间关系 图 2-9 不同表征速率下四点弯极限应力不同表征速率下，层合板极限应力试验数据如图 2-9 散点所示，可以看出动态下层合板的极限应力离散性明显高于准静态下的。采用幂函数对表征速率-极限应力关系进行拟合[70,71]，拟合函数为：σ=57.26*v0.4296+463.7 (2-4)在测试的表征速率范围内，极限应力有着随表征速率增大而增大的趋势，且随着表征速率增大增速明显变缓慢，有着增长停滞的趋势。
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料在新一代大型民用飞机中的应用[J]. 马立敏,张嘉振,岳广全,刘建光,薛佳. 复合材料学报. 2015(02)
[2]复合材料静压痕与落锤冲击初始损伤对比试验[J]. 郭渊,关志东,刘德博,孟庆春. 北京航空航天大学学报. 2009(08)
[3]复合材料层压板抗冲击行为及表征方法的实验研究[J]. 沈真,杨胜春,陈普会. 复合材料学报. 2008(05)
[4]炭纤维增强树脂基复合材料层合板低速冲击性能实验研究[J]. 罗靓,沈真,杨胜春,李玉彬,张佐光. 复合材料学报. 2008(03)
[5]复合材料层板静压入破坏机制[J]. 王璐璐,关志东. 复合材料学报. 2007(06)
[6]碳/环氧树脂复合材料应变率效应的实验研究[J]. 王正浩,赵桂平,马君峰,张建新. 复合材料学报. 2007(02)
[7]碳纤维及其在复合材料方面的应用[J]. 春胜利,黄榴红,李勇锋. 玻璃钢. 2005(02)
[8]复合材料与B7E7"梦想"飞机[J]. 陈绍杰. 航空制造技术. 2005(01)
[9]小尺寸试件层合板低速冲击后的剩余压缩强度[J]. 程小全,张子龙,吴学仁. 复合材料学报. 2002(06)
本文编号：3127813
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