强冲击CFRP/铝蜂窝夹芯板的毁伤效应研究
发布时间：2021-06-11 01:01
碳纤维复合材料（Carbon Fibre Reinforced Plastic,简称:CFRP）/铝蜂窝夹芯板具有重量轻、密度小、比强度高、比刚度大、抗冲击以及减震吸能等特点,广泛应用于航空航天、轨道交通等领域。CFRP/铝蜂窝夹芯板的力学性能研究以准静态和低速撞击为主,但夹芯板在服役过程中难免会遭受到速度在几百米到几千米每秒的碰撞,目前对这类强冲击的研究相对较少。本文以CFRP/铝蜂窝夹芯板为研究对象,借助实验、理论计算和数值模拟等方法对弹丸的强冲击进行研究,并借助扫描电子显微镜（SEM）从微观角度对破坏区域进行观察与分析。在中速碰撞研究中,使用一级炮作为加载工具,分别进行了钢弹丸碰撞三种不同组合方式的靶板和铝弹丸碰撞铝蜂窝芯和夹芯板的冲击试验。其中,钢弹丸以300m/s左右的速度侵彻CFRP前面板、铝蜂窝芯、CFRP后面板以及夹芯板的作用时间分别约为32.5μs,91.7μs,40.3μs和164.5μs;通过对高速摄影的解析可以得到,铝弹丸贯穿铝蜂窝芯和CFRP/铝蜂窝夹芯板的作用时间分别为86μs和240μs。利用三阶段模型的公式近似计算出钢弹丸侵彻各层板后的速度,与实验测量的...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
整流罩残骸
Ｆｉｇ．?１．２?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｏｎ?ｌａｒｇｅ?ａｉｒｃｒａｆｔ??在直升机上，蜂窝夹层结构被用来制作旋翼，从而提高了气动调节能力毁能力，也使得潜在的费用降低［１５＼目前波音公司和贝尔公司ｊＡ研发的翼机Ｖ－２２同样对重量非常敏感，机身的夹层结构占４０％［１６１。我国自行研制武装直升机武直－９有近３００个构件是采用了?Ｎｏｍｅｘ蜂窝夹层结构，约占整面积的８０°／〇【１７】。??３）交通运输??２０１０年韩国正式投入商业化运营的ＴＴＸ?（Ｔｉｔｌｅ?Ｔｒａｉｎ?Ｅｘｐｒｅｓｓ？摆式列车维复合材料车体最成功的案例，如图１．３所示。列车设计速度２００ｋｍ／ｈ，采２拖６节编组，运营速度为１８０?ｋｍ／ｈ。车体的外壳采用碳纤维铝蜂窝三明材料夹芯板（３．５ｍｍ外板＋４０ｍｍ铝蜂窝＋?１．５ｍｍ内板）实现轻量化，面１２６３碳纤维／环氧树脂复合材料１｜８】，与传统铝合金车体相比，碳纤维复合材外壳总质量降低了?４０％。车体的疲劳强度、静强度、模态特性、防火安全
车已经通过线路运行验证了?ＣＦＲＰ在防火、强度、冲击、隔热、降噪等性能方面??的优点和工业可行性［｜９］。??图１．４法国ＴＧＶ列车??Ｆｉｇ．?１．４?Ｆｒｅｎｃｈ?ＴＧＶ?ｔｒａｉｎ??１．３?ＣＦＲＰ／锅蜂窝夹芯板的国内外研究现状??ＣＦＲＰ／铝蜂窝夹芯板作为一种有发展前景的新兴材料，越来越多的学者对其进??行研究。其中包括对ＣＦＲＰ板、铝蜂窝芯层以及整体夹芯板等多个方面的研究。??１．３．１对夹芯板各组成部分的性能研究现状??ＣＦＲＰ／错蜂窝夹芯板是一种较为复杂的组合体，可将其分为ＣＦＲＰ和铝蜂窝两??部分进行分别研宄。学者对ＣＦＲＰ的碰撞研究现状总结如下：??姜春兰等利用一级气炮对碳纤维复合材料进行一维平面应变碰撞实验，结??合拉格朗日分析方法，研宄了高速冲击时的宏观动态响应特性，获得了应力等几??个参量随时间与空间的变化规律。贾光辉等分别对国外６个弹道极限方程的调??－６－??
本文编号：3223473
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
整流罩残骸
Ｆｉｇ．?１．２?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｏｎ?ｌａｒｇｅ?ａｉｒｃｒａｆｔ??在直升机上，蜂窝夹层结构被用来制作旋翼，从而提高了气动调节能力毁能力，也使得潜在的费用降低［１５＼目前波音公司和贝尔公司ｊＡ研发的翼机Ｖ－２２同样对重量非常敏感，机身的夹层结构占４０％［１６１。我国自行研制武装直升机武直－９有近３００个构件是采用了?Ｎｏｍｅｘ蜂窝夹层结构，约占整面积的８０°／〇【１７】。??３）交通运输??２０１０年韩国正式投入商业化运营的ＴＴＸ?（Ｔｉｔｌｅ?Ｔｒａｉｎ?Ｅｘｐｒｅｓｓ？摆式列车维复合材料车体最成功的案例，如图１．３所示。列车设计速度２００ｋｍ／ｈ，采２拖６节编组，运营速度为１８０?ｋｍ／ｈ。车体的外壳采用碳纤维铝蜂窝三明材料夹芯板（３．５ｍｍ外板＋４０ｍｍ铝蜂窝＋?１．５ｍｍ内板）实现轻量化，面１２６３碳纤维／环氧树脂复合材料１｜８】，与传统铝合金车体相比，碳纤维复合材外壳总质量降低了?４０％。车体的疲劳强度、静强度、模态特性、防火安全
车已经通过线路运行验证了?ＣＦＲＰ在防火、强度、冲击、隔热、降噪等性能方面??的优点和工业可行性［｜９］。??图１．４法国ＴＧＶ列车??Ｆｉｇ．?１．４?Ｆｒｅｎｃｈ?ＴＧＶ?ｔｒａｉｎ??１．３?ＣＦＲＰ／锅蜂窝夹芯板的国内外研究现状??ＣＦＲＰ／铝蜂窝夹芯板作为一种有发展前景的新兴材料，越来越多的学者对其进??行研究。其中包括对ＣＦＲＰ板、铝蜂窝芯层以及整体夹芯板等多个方面的研究。??１．３．１对夹芯板各组成部分的性能研究现状??ＣＦＲＰ／错蜂窝夹芯板是一种较为复杂的组合体，可将其分为ＣＦＲＰ和铝蜂窝两??部分进行分别研宄。学者对ＣＦＲＰ的碰撞研究现状总结如下：??姜春兰等利用一级气炮对碳纤维复合材料进行一维平面应变碰撞实验，结??合拉格朗日分析方法，研宄了高速冲击时的宏观动态响应特性，获得了应力等几??个参量随时间与空间的变化规律。贾光辉等分别对国外６个弹道极限方程的调??－６－??
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