齿板-玻璃纤维混合夹层结构弯曲性能试验

提出了一种齿板-玻璃纤维混合面板和泡沫芯材组成的新型混合夹层结构,齿板通过齿钉与泡沫芯材相连。该结构采用真空导入成型工艺制备,通过三点弯曲试验研究该结构在不同跨度以及不同芯材密度情况下的破坏模式和弯曲性能,并与普通泡沫夹层结构进行对比分析,同时探究了齿板对该结构界面性能的影响。结果表明:在泡沫芯材密度为35kg/m~3、80kg/m~3和150kg/m~3情况下,齿板-玻璃纤维混合泡沫夹层梁弯曲承载能力与普通泡沫夹层梁相比分别提高了168%、211%和258%,其界面剪切强度依次为0.09 MPa、0.21 MPa和0.45 MPa;随着芯材密度和跨度的变化,该结构主要产生芯材剪切和芯材凹陷两种破坏形态,齿板的嵌入有效抑制界面的剪切失效。另外,利用理论公式估算了试件受弯极限承载能力,理论值与实测值吻合较好。     

低速冲击作用下泡桐木夹层梁界面分层损伤机理

纤维增强复合材料泡桐木夹层梁在使用过程中不可避免地会遭受各种各样的低速冲击作用而发生损伤,直接影响其剩余承载性能,本文假定泡桐木芯材在低速冲击作用下,会发生分层连续屈曲破坏,同时结合理想弹塑性地基理论,建立了泡桐木夹层梁相应的界面分层损伤数值模型。基于该模型,以塑性变形为参数计算了低速冲击时最大接触力的大小,并与试验结果相对比,误差在合理范围之内。     

泡沫铝夹层结构复合材料低速冲击性能

以泡沫铝为夹芯材料,玄武岩纤维(BF)和超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)复合材料为面板,制备夹层结构复合材料。研究纤维类型、铺层结构和芯材厚度对泡沫铝夹层结构复合材料冲击性能和损伤模式的影响规律,并与铝蜂窝夹层结构复合材料性能进行对比分析。结果表明:BF/泡沫铝夹层结构比UHMWPE/泡沫铝夹层结构具有更大的冲击破坏载荷,但冲击位移和吸收能量较小。BF和UHMWPE两种纤维的分层混杂设计比叠加混杂具有更高的冲击破坏载荷和吸收能量。随着泡沫铝厚度的增加,夹层结构复合材料的冲击破坏载荷降低,破坏吸收能量增大。泡沫铝夹层结构比铝蜂窝夹层结构具有更高的冲击破坏载荷,但冲击破坏吸收能量较小;泡沫铝芯材以冲击部位的碎裂为主要失效形式,铝蜂窝芯材整体压缩破坏明显。     

缝合泡沫夹层复合材料低速冲击数值模拟及实验

在ABAQUS分析平台中建立了缝合泡沫夹层复合材料在低速冲击下的动力学有限元模型,采用杆单元模拟缝线树脂柱的作用,基于Hashin破坏准则模拟层板面内损伤,通过各向同性硬化本构模型利用等效塑性变形模拟泡沫夹芯损伤演化。针对相同铺层的缝合和未缝合泡沫夹层结构,模拟了相同冲击能量下的低速冲击响应过程及面板、泡沫的损伤情况,数值结果与实验结果吻合较好,证明了该方法的有效性和准确性。研究结果表明,在低速冲击下,泡沫夹层结构引入缝线后虽然降低了泡沫缓冲吸能的作用,使得面板表面受到较大的冲击破坏,但增强了整体刚度,增大了面板抵抗弯曲变形的能力,减小了内部面板的损伤,使其在改善复合材料面板易分层缺陷的同时还依然拥有优良的面内性能。     

夹层结构复合材料低速冲击试验与分析

设计了聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫、交联聚氯乙烯（X-PVC）泡沫、NOMEX蜂窝、缝合PMI以及开槽PMI泡沫等形式的玻璃布面板夹层结构复合材料,研究了芯材种类和厚度、面板玻璃布层数以及缝合和开槽等因素对夹层结构低速冲击性能的影响。结果表明,PMI泡沫芯较X-PVC泡沫芯和NOMEX蜂窝芯具有更高的冲击破坏载荷和吸收能量。随着泡沫密度及面板厚度的增加,夹层结构复合材料的冲击破坏载荷和破坏吸收能量增大。合理的缝合和开槽,能够增加PMI泡沫夹层结构的强度、刚度及界面性能,提高冲击承载能力。     

结构参数对CFRP蒙皮-铝蜂窝夹层板低速冲击性能的影响

针对蜂窝结构抗冲击性能进行有限元仿真,验证模型与实验结果的一致性,主要研究了碳纤维增强树脂基复合材 料(CFRP)面板-功能梯度蜂窝夹层板在低速冲击下的防护特性。通过改变壁厚在传统蜂窝结构中引入密度梯度,针对不同冲击能量和不同梯度系数α,对比研究了功能梯度夹层板和传统夹层板的吸能特性。结果表明,冲击能量较小时α>1的蜂窝夹层板具有更好的吸能特性,随着冲击能量的增大,具有吸能优越性的芯层从α>1逐渐向α<1转变,当冲击能量足够击穿整个夹层板时,α<1的夹层板具有更好的吸能特性。在20 J、50 J和100 J冲击能量下,同等质量下的功能梯度夹层板比传统夹层板吸能分别提升7.54%、5.33%和8.65%。     

热膨胀工艺制备不同厚度泡沫夹芯复合材料的低速冲击性能

热膨胀工艺能够一体化成型各种泡沫夹芯复合材料。选择初始厚度为1 mm的可膨胀环氧泡沫预浸胶,通过控制模具型腔尺寸以控制不同成型压力制备4种不同厚度的泡沫夹芯板。以10 J和42 J冲击能量研究热膨胀工艺和芯材厚度对泡沫夹芯复合材料低速冲击性能的影响。通过ABAQUS有限元分析、超声C扫描对比试验数据分析了不同试样的损伤模式。通过冲击后压缩试验分析了不同试样的损伤容限。结果发现更高膨胀倍率的泡沫芯子,产生更低的膨胀力,泡沫夹芯板的抗冲击强度降低,但结构具有更优异的吸能效果。高能量和低强度的泡沫芯子都会导致蒙皮更高的损伤程度。试样在10 J能量冲击后的压缩强度衰减率为8.2%,而42 J能量冲击后的压缩强度衰减率达到38.2%。成型压力和芯子的厚度对泡沫夹芯板的损伤容限影响很小。研究确定了热膨胀工艺成型泡沫夹芯复合材料具有高的结构和抗冲击性能可设计性。     

结构参数对CFRP蒙皮-铝蜂窝夹层板低速冲击性能的影响

针对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)蒙皮-铝蜂窝夹层结构,使用半球头式落锤冲击试验平台进行了低速冲击载荷下蜂窝芯单元尺寸对夹层板冲击性能影响的试验探究,并基于渐进损伤模型、内聚力模型和三维Hashin失效准则,在有限元仿真软件ABAQUS中建立了含蒙皮、蜂窝芯、胶层的CFRP蒙皮-铝蜂窝夹层板精细化低速冲击仿真模型,仿真结果与试验结果吻合较好。利用该数值模型进一步探究了蜂窝芯高度、蒙皮厚度和蜂窝芯壁厚等结构参数对于蜂窝夹层板低速冲击吸能效果的影响。结果表明:增大铝蜂窝芯的单元边长,会减小蜂窝夹层板的刚度,提升夹层板的吸能效果;芯层高度对夹层板的刚度及抗低速冲击性能影响较小;增大蜂窝夹层板的蒙皮厚度,可以提高夹层板的刚度,但会降低夹层板的吸能效果;增大蜂窝芯的壁厚,可以提高夹层板的刚度和抗低速冲击性能。     

泡沫芯层夹层结构水下爆炸冲击特性研究

研究分析了用于提高水下结构抗冲击性能的泡沫芯层夹层结构受水下爆炸作用时的冲击响应及其流固耦合问题。着重讨论了芯层相对密度不同时,夹层结构的前面板壁压、夹层结构入射冲量、前后面板的速度和加速度、后面板支撑反力等参量的变化规律,并讨论了前面板材料对夹层结构冲击响应的影响规律。     

格栅-蜂窝混式芯体夹芯结构的低速冲击性能

针对传统复合材料夹芯结构抗冲击性能差的缺陷,提出一种格栅-蜂窝混式芯体,并对其低速冲击性能进行了研究.采用半球头式落锤冲击实验平台对碳纤维铝蜂窝夹芯结构的低速冲击响应进行研究;其次基于蜂窝非线性本构与完美界面假设,建立了碳纤维铝蜂窝夹芯板低速冲击仿真模型,实验与仿真结果吻合良好;最后对不同冲击位置和冲击角度下格栅-蜂窝...     

泡沫混凝土填充薄壁管的低速弯曲性能研究

目的 为提高工程防护结构的动态弯曲性能,提出一种利用泡沫混凝土作为芯层材料的填充薄壁方管结构形式。方法 对填充不同密度的泡沫混凝土薄壁方管进行准静态和动态低速冲击三点弯曲实验,研究填充结构的弯曲行为。通过数值模拟分析管壁厚度、芯层长度以及冲击速度对填充结构弯曲性能的影响,探讨芯层与管壁二者间的相互作用以及协同变形机理。结果 相比空管结构,准静态和动态弯曲下泡沫混凝土填充管的平均压溃载荷可分别提高88.26%和80.04%。结论 准静态下填充管结构的弯曲性能由局部失稳凹陷和全局弯曲共同决定,而动态下的弯曲性能则由局部坍塌变形主导。     

整体中空夹层复合材料低速冲击损伤及剩余强度实验研究

简要论述了整体中空夹层复合材料低速冲击及冲击后剩余强度的研究情况,选取了三种不同规格的试件进行了不同能量下的低速冲击试验和冲击后的拉伸,压缩强度试验,得到不同能量下材料的损伤情况和强度变化曲线。实验结果与国外相关文献进行了对比,与文献结果具有一致的变化规律,对整体中空夹层复合材料的运用及推广有一定得参考意义。     

碳纤维/格栅增强蜂窝夹芯结构抗冲击性能试验与车体顶棚仿真

复合材料夹芯结构在轨道车辆轻量化设计中应用广泛,传统单一铝蜂窝芯体的复合材料夹芯结构抗冲击性能较差,难以满足运用需求。在传统碳纤维/铝蜂窝夹芯结构的芯体中引入网格形格栅,形成碳纤维/格栅增强蜂窝夹芯结构,在格栅交点处、单肋板中心处和格栅中心处3种典型位置对其分别进行落锤冲击试验与冲击后压缩试验。并将碳纤维/格栅增强蜂窝夹芯结构应用于车体顶棚结构,在落石冲击工况下建立了3种不同材料的车体顶棚仿真模型,分析其比峰值载荷和比刚度等力学性能。结果表明：碳纤维/格栅增强蜂窝夹芯结构相较于传统碳纤维/铝蜂窝夹芯结构,其抗冲击性能更强,冲击后压缩强度高出约34%,压缩刚度高出约52%;位于格栅交点处与单肋板中心处的接触力峰值、分层临界载荷与凹坑深度显著优于格栅中心处;与碳纤维/铝蜂窝车体顶棚相比,碳纤维/格栅增强蜂窝车体顶棚在落石冲击下的变形量减小了71.73%,比峰值载荷与比刚度分别提高了133.33%、146.72%。碳纤维/格栅增强蜂窝夹芯结构兼具轻量化与性能强的优点,适合作为大型承载结构,可以为高速列车车体结构设计提供参考。