复合材料层合板高速冲击损伤研究
发布时间：2021-10-20 16:53
复合材料具有密度小、比强度高、比模量高、抗疲劳和抗腐蚀性能好等优点,在新一代飞机中复合材料已经成为四大航空材料之一。飞机在服役的过程中不可避免的会遭到外来物的撞击,复合材料内部容易产生不易察觉的损伤,如纤维断裂、分层和基体裂纹等损伤,甚至产生严重的结构损伤。本文以玻璃纤维编织复合材料层板为研究对象,研究层合板厚度和混杂效应对防护结构的高速冲击损伤特性的影响规律和转化机理。首先,使用真空热压成型工艺制备出了五种连续厚度的玻璃纤维编织复合材料层板,然后制备出了2 mm厚的含一层304不锈钢网和含三层304不锈钢网的混杂层合板。其次,利用一级轻气炮系统进行冲击实验,使用半球形头弹撞击五种厚度的玻璃纤维编织复合材料层合板。通过高速摄像机记录撞击过程和使用拟合公式计算其弹道极限速度,并通过显微镜分析层合板损伤及其机理特征。研究发现,层合板弹道极限随厚度的增大呈线性增大。较厚板的能量吸收率略大于薄板的能量吸收率。层合板的主要损伤模式为纤维束拉伸断裂与剪切断裂破坏、基体裂纹、破碎和分层损伤。产生分层损伤的原因有两点:一是拉伸应力波在层合板中多次反射造成分层损伤;二是各纤维层变形量不同导致层间基体发生...
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
复合材料在民机上的应用情况
中国民航大学硕士学位论文2图1-2复合材料在C919上的应用飞机在滑行、起飞、爬升、巡航、下降和着陆的过程中不可避免的会遭到外来物的撞击，如沙石、冰雹撞击和鸟击等[8]，图1-3给出了冰雹和鸟撞击飞机后的损伤图。冲击载荷下，复合材料内部容易产生不易察觉的损伤，如纤维断裂、分层和基体裂纹等损伤，甚至产生严重的结构损伤。这些事故的发生会对飞机的安全运行造成巨大的威胁。复合材料相比于金属材料，其力学性能更为复杂多变，其抗冲击性能受到材料种类、铺层角度、混杂方式等多种因素的影响，因此对于复材结构防护性能的研究更为复杂。为了保障乘客的生命财产安全，减少航空公司的经济损失，研究复合材料层合板的抗冲击性能，对于提高飞机结构的防护性能是具有重要意义的。图1-3冰雹撞击及鸟击图现有的文献大多从弹体撞击角度[8]、撞击物形状[9]、复合材料铺层角度[10]、层数[11]和预处理方式[12]、温度效应[13]、层合板尺度效应[14]等角度，研究复合材
中国民航大学硕士学位论文2图1-2复合材料在C919上的应用飞机在滑行、起飞、爬升、巡航、下降和着陆的过程中不可避免的会遭到外来物的撞击，如沙石、冰雹撞击和鸟击等[8]，图1-3给出了冰雹和鸟撞击飞机后的损伤图。冲击载荷下，复合材料内部容易产生不易察觉的损伤，如纤维断裂、分层和基体裂纹等损伤，甚至产生严重的结构损伤。这些事故的发生会对飞机的安全运行造成巨大的威胁。复合材料相比于金属材料，其力学性能更为复杂多变，其抗冲击性能受到材料种类、铺层角度、混杂方式等多种因素的影响，因此对于复材结构防护性能的研究更为复杂。为了保障乘客的生命财产安全，减少航空公司的经济损失，研究复合材料层合板的抗冲击性能，对于提高飞机结构的防护性能是具有重要意义的。图1-3冰雹撞击及鸟击图现有的文献大多从弹体撞击角度[8]、撞击物形状[9]、复合材料铺层角度[10]、层数[11]和预处理方式[12]、温度效应[13]、层合板尺度效应[14]等角度，研究复合材
【参考文献】：
期刊论文
[1]平纹织物混杂纤维复合材料低速冲击性能试验研究[J]. 苏波,张抟,于国军,葛晶,陈家乐. 玻璃钢/复合材料. 2019(11)
[2]碳纤维/环氧树脂复合材料层压板冲击凹坑的回弹特性[J]. 管清宇,严文军,吴光辉,夏品奇. 复合材料学报. 2020(02)
[3]混杂纤维复合材料层板的抗弹冲击性能[J]. 易凯,孙建波,杨智勇,杨坚,贺晔红. 宇航材料工艺. 2019(01)
[4]纤维增强复合材料应变率效应的数值仿真[J]. 叶辉,朱艳荣,蒲永锋. 吉林大学学报(工学版). 2019(05)
[5]纤维/镁合金混杂层合板低速冲击响应及损伤模拟[J]. 周霞,李凯,陈成杭,陈星驰. 振动与冲击. 2018(22)
[6]层间混杂层合板弹道冲击损伤对比研究[J]. 陈战辉,万小朋,王文智,李沛城. 航空工程进展. 2018(04)
[7]T800级碳纤维复合材料抗冲击性能[J]. 王莉,熊舒,肇研,杨利. 航空材料学报. 2018(05)
[8]混杂纤维复合材料力学性能及其低速冲击性能研究[J]. 鲍子贺,牛一凡,严炎,王浩,欧阳俊杰. 塑料工业. 2018(08)
[9]钢球斜侵彻碳纤维复合材料板的实验研究[J]. 谢文波,张伟,姜雄文. 爆炸与冲击. 2018(03)
[10]刚性卵形头弹撞击角度对编织复合材料层合板侵彻特性的影响[J]. 邓云飞,袁家俊,徐建新. 复合材料学报. 2018(08)
硕士论文
[1]混杂纤维增强环氧树脂基复合材料的制备及性能研究[D]. 杨松.河南科技大学 2018
[2]铺层复合材料冲击破坏机理及不同混杂结构冲击后剪切性能[D]. 吴盼.东华大学 2016
[3]二维三轴编织混杂层合复合材料低速冲击性能研究[D]. 王文莎.东华大学 2015
[4]缓冲材料在液晶模组绑定制程中的应用研究[D]. 陈锐.华南理工大学 2014
[5]三维五向玻纤/碳纤混杂编织环氧树脂复合材料冲击性能[D]. 方丹丹.东华大学 2014
[6]层间混杂复合材料体系设计与抗冲击性能数值模拟研究[D]. 赵伟.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3447267
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
复合材料在民机上的应用情况
中国民航大学硕士学位论文2图1-2复合材料在C919上的应用飞机在滑行、起飞、爬升、巡航、下降和着陆的过程中不可避免的会遭到外来物的撞击，如沙石、冰雹撞击和鸟击等[8]，图1-3给出了冰雹和鸟撞击飞机后的损伤图。冲击载荷下，复合材料内部容易产生不易察觉的损伤，如纤维断裂、分层和基体裂纹等损伤，甚至产生严重的结构损伤。这些事故的发生会对飞机的安全运行造成巨大的威胁。复合材料相比于金属材料，其力学性能更为复杂多变，其抗冲击性能受到材料种类、铺层角度、混杂方式等多种因素的影响，因此对于复材结构防护性能的研究更为复杂。为了保障乘客的生命财产安全，减少航空公司的经济损失，研究复合材料层合板的抗冲击性能，对于提高飞机结构的防护性能是具有重要意义的。图1-3冰雹撞击及鸟击图现有的文献大多从弹体撞击角度[8]、撞击物形状[9]、复合材料铺层角度[10]、层数[11]和预处理方式[12]、温度效应[13]、层合板尺度效应[14]等角度，研究复合材
中国民航大学硕士学位论文2图1-2复合材料在C919上的应用飞机在滑行、起飞、爬升、巡航、下降和着陆的过程中不可避免的会遭到外来物的撞击，如沙石、冰雹撞击和鸟击等[8]，图1-3给出了冰雹和鸟撞击飞机后的损伤图。冲击载荷下，复合材料内部容易产生不易察觉的损伤，如纤维断裂、分层和基体裂纹等损伤，甚至产生严重的结构损伤。这些事故的发生会对飞机的安全运行造成巨大的威胁。复合材料相比于金属材料，其力学性能更为复杂多变，其抗冲击性能受到材料种类、铺层角度、混杂方式等多种因素的影响，因此对于复材结构防护性能的研究更为复杂。为了保障乘客的生命财产安全，减少航空公司的经济损失，研究复合材料层合板的抗冲击性能，对于提高飞机结构的防护性能是具有重要意义的。图1-3冰雹撞击及鸟击图现有的文献大多从弹体撞击角度[8]、撞击物形状[9]、复合材料铺层角度[10]、层数[11]和预处理方式[12]、温度效应[13]、层合板尺度效应[14]等角度，研究复合材
【参考文献】：
期刊论文
[1]平纹织物混杂纤维复合材料低速冲击性能试验研究[J]. 苏波,张抟,于国军,葛晶,陈家乐. 玻璃钢/复合材料. 2019(11)
[2]碳纤维/环氧树脂复合材料层压板冲击凹坑的回弹特性[J]. 管清宇,严文军,吴光辉,夏品奇. 复合材料学报. 2020(02)
[3]混杂纤维复合材料层板的抗弹冲击性能[J]. 易凯,孙建波,杨智勇,杨坚,贺晔红. 宇航材料工艺. 2019(01)
[4]纤维增强复合材料应变率效应的数值仿真[J]. 叶辉,朱艳荣,蒲永锋. 吉林大学学报(工学版). 2019(05)
[5]纤维/镁合金混杂层合板低速冲击响应及损伤模拟[J]. 周霞,李凯,陈成杭,陈星驰. 振动与冲击. 2018(22)
[6]层间混杂层合板弹道冲击损伤对比研究[J]. 陈战辉,万小朋,王文智,李沛城. 航空工程进展. 2018(04)
[7]T800级碳纤维复合材料抗冲击性能[J]. 王莉,熊舒,肇研,杨利. 航空材料学报. 2018(05)
[8]混杂纤维复合材料力学性能及其低速冲击性能研究[J]. 鲍子贺,牛一凡,严炎,王浩,欧阳俊杰. 塑料工业. 2018(08)
[9]钢球斜侵彻碳纤维复合材料板的实验研究[J]. 谢文波,张伟,姜雄文. 爆炸与冲击. 2018(03)
[10]刚性卵形头弹撞击角度对编织复合材料层合板侵彻特性的影响[J]. 邓云飞,袁家俊,徐建新. 复合材料学报. 2018(08)
硕士论文
[1]混杂纤维增强环氧树脂基复合材料的制备及性能研究[D]. 杨松.河南科技大学 2018
[2]铺层复合材料冲击破坏机理及不同混杂结构冲击后剪切性能[D]. 吴盼.东华大学 2016
[3]二维三轴编织混杂层合复合材料低速冲击性能研究[D]. 王文莎.东华大学 2015
[4]缓冲材料在液晶模组绑定制程中的应用研究[D]. 陈锐.华南理工大学 2014
[5]三维五向玻纤/碳纤混杂编织环氧树脂复合材料冲击性能[D]. 方丹丹.东华大学 2014
[6]层间混杂复合材料体系设计与抗冲击性能数值模拟研究[D]. 赵伟.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3447267
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