碳/玻混杂夹层板低速撞击损伤特性试验研究

发布时间：2024-04-27 01:07

　　[目的]碳/玻混杂夹层板结构可有效提高船用复合材料层合板弯曲的刚度及强度。为探讨其耐撞击损伤及柔性层表面覆盖防护特性,开展了相关试验研究。[方法]采用落锤法对碳/玻混杂夹层板、玻璃纤维层合板以及碳/玻混杂+单侧贴敷橡胶复合板等3型平板的低速耐撞击性能进行对比试验,对3型结构撞击载荷作用下的宏观损伤形貌特征进行分析,并对比一阶模态阻尼比以评估3型平板的损伤程度特征规律。[结果]结果表明:相同冲击能量作用下,玻璃纤维层合板的损伤区域沿厚度方向呈现较为规则的圆台形,而碳/玻混杂板的损伤区域主要表现为较为明显的层间分层,并集中于碳纤维层与玻纤维层界面处;玻璃纤维层合板的层间损伤面积普遍小于碳/玻混杂夹层板;随着冲击能量的递增,冲击损伤程度的增加对碳/玻混杂夹层板一阶模态阻尼比的影响低于玻璃纤维层合板;单侧贴敷橡胶对碳/玻混杂板的防护作用随着冲击能量递增而减弱。[结论]研究结果为碳/玻混杂夹层板广泛运用于船舶领域提供了可靠的支撑。

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【部分图文】：

图1冲击试验平台

落锤冲击试验平台如图1所示。实际使用吊装高度为2m，与文献[16]采用同一试验平台。使用游标卡尺测量冲击凹坑深度和直径，使用超声C扫描仪测量冲击损伤区域直径，后者可成像后自动读数。

图2模态阻尼特性试验激励点分布及工装Fig.2Distributionofexcitationpointsandrigofmodaldamping

试验中模态识别采用了多点激励单点拾振法。为尽量得到接近实际的振动响应结果，激励点分布在整个板面，板正面均布25个激励点（图2(a）），采用力锤激励。为突出冲击点附近因损伤带来的振动响应变化，在板背面中心布置1个加速度响应拾振点；不同的边界条件会引起平板响应特性的明显变化，为使响应....

图2模态阻尼特性试验激励点分布及工装Fig.2Distributionofexcitationpointsandrigofmodaldamping

图2模态阻尼特性试验激励点分布及工装Fig.2Distributionofexcitationpointsandrigofmodaldamping2试验结果及分析

图3不同平板冲击损伤表观形态图

表3所示为不同工况下玻璃纤维层合板与碳玻混杂夹层板损伤程度对比结果，对比参数包括损伤区域直径最大值D、损伤区域直径最大值所在深度h、冲击凹坑深度s、凹坑直径d。冲击加载后的碳/玻混杂单侧贴敷橡胶复合板无明显的冲击凹坑，所以用于对比其与碳/玻混杂夹层板损伤形态的特征参量仅有损伤区域....

本文编号：3965131