表面增韧层对层板,夹芯板撞击行为的影响

本文对层板和夹芯板受硬物低速撞击的撞击力进行了计算和测量。本研究的目的是比较层板和夹芯板的耐撞击行为并确定表面增韧层对其低能量撞击行为的影响。     

5A06铝合金单层板超高速撞击弹道极限分析

日益增长的空间碎片对在轨航天器的安全运行构成了严重威胁,毫米级空间碎片的防护已成为航天器结构设计必须考虑的问题之一.航天器的蒙皮是抵御空间碎片超高速撞击的最基本防护结构.采用数值仿真并结合试验验证的方法,对5 mm厚5A06铝合金单层板承受2A12铝合金球形弹丸正撞击下的弹道极限进行了研究.研究表明,在验证实验速度范围内,数值仿真结果与实验结果吻合良好;使用数值仿真对实验速度以上的区间进行拓展研究,获得了其弹道极限曲线和弹道极限方程;数值仿真和实验结果与已有经验方程对比表明,经验方程与具体材料的弹道极限有较大偏差,因此,应具体问题具体分析.     

碳纤维无纺布对CFRP层板层间的增韧作用及机制

为了揭示短纤维无纺布对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层板层间韧性的影响规律,测试了不同面密度(1.95、3.90、7.80和15.60 mg/cm2)和不同纤维平均长度(0.8 mm和4.3 mm)的碳纤维无纺布增韧的CFRP层板I型层间断裂韧性。实验结果表明:对于不同短纤维增韧的CFRP层板,平均长度为0.8mm的短纤维增韧效果优于平均长度为4.3mm的短纤维,并且面密度为7.8mg/cm2、厚度约为150μm、平均长度为0.8mm的碳纤维无纺布显著提高了CFRP层板的层间断裂韧性,与未改性的CFRP层板相比,其能量释放率最大可提高99%。光学显微镜观察结果表明环氧基体中长度为0.8mm的短纤维具有三维交织结构,该结构可以有效地阻止裂纹的扩展;SEM观察结果表明短纤维从环氧基体中的脱粘和拔出以及短纤维周围环氧基体的塑性变形是CFRP层板的主要增韧机制。研究结论为层板短纤维增韧技术的应用奠定了基础。     

复合材料层合夹芯板局部变形行为研究

在局部荷载作用下,带软夹芯层的夹芯板结构将产生一定的局部变形现象。本文采用双参数基础模型模拟软夹芯材料与受载层合面板间的相互作用,基于经典层合板理论,推导并给出了夹芯板结构局部变形问题的半解析分析方法,并通过算例讨论了边界条件、荷载作用方式、夹芯层厚度与弹性模量等因素对该类结构局部弯曲和局部屈曲行为的影响。     

蜂窝夹芯板表面加工的平整度分析

蜂窝夹芯结构具有高的比强度、比刚度以及质量轻等优点,被广泛应用于航空航天领域.因此,对其进行力学特性分析具有理论研究和工程应用价值.针对卫星常用的蜂窝夹芯结构板,实验测得夹芯板的表面平整度.根据理论推导得出蜂窝夹芯结构的等效材料参数,利用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran进行蜂窝夹芯板的表面平整度分析.对比发现,实验结果和计算分析结果相差为5.9％,表明理论推导的可行性.根据三明治等效理论,提出建立常用规格的蜂窝的等效参数的等效系数库,便于蜂窝夹芯结构的工程应用.     

ARALL层板剥离特性的研究（一）：胶粘剂对层板层间性能的影响

本文采用了Ｂｅｌｌ－剥离法研究了胶粘剂性质及其含量对ＡＲＡＬＬ层间剥离特性的影响。结果表明，层板的剥离过程为多重混合型破坏。由于芳纶／胶粘剂界面结合较前，其剥离强度值较低。使该界面脱粘而破坏，胶粘剂发生内聚破坏以及胶粘剂的韧性增大或含胶量提高均使剥离强度值提高。改善胶粘剂与芳纶的界面粘合状况，提高胶粘剂的韧性是提高层板层间性能的有效途径。     

明胶鸟弹撞击复合材料蜂窝夹芯板试验

开展明胶鸟弹撞击复合材料蜂窝夹芯板试验,研究夹芯结构在软体高速冲击下的损伤形式,分析相关因素对结构动态响应结果的影响。通过CT扫描对复合材料蜂窝夹芯板内部进行检测可知,面板出现分层、基体开裂、纤维断裂、凹陷、向胞内屈曲等损伤形式,蜂窝芯出现芯材压溃、与面板脱粘的损伤形式;分析复合材料蜂窝夹芯板后面板的动态变形过程及撞击中心处位移-时间数据可知,复合材料蜂窝夹芯板在撞击过程中出现由全局弯曲变形主导和局部变形主导的两种变形模式;通过对比不同工况下的复合材料蜂窝夹芯板损伤程度可知,复合材料蜂窝夹芯板损伤程度随鸟弹撞击速度的增加而增大;蜂窝芯高度为10 mm的复合材料蜂窝夹芯板较蜂窝芯高度为5 mm的复合材料蜂窝夹芯板的损伤程度大;初始动能较大的球形鸟弹较圆柱形鸟弹对复合材料蜂窝夹芯板造成的冲击损伤程度更大。      

纤维铝合金层板的研究进展

纤维铝合金层板是由铝合金和纤维增强复合材料组成的一种混杂结构材料,是一种新型的航空结构材料,广泛应用于飞机较为关键的疲劳结构件上.主要介绍了ARALL和GLARE两种纤维铝合金层板的疲劳性能、拉伸性能、抗损伤性能的研究现状,并进一步提出了今后的研究方向和工作重点.     

泡沫金属子弹撞击载荷下多孔金属夹芯板的动态响应

应用泡沫金属子弹撞击加载的方式研究了固支多孔金属夹芯板的塑性动力响应。讨论了多孔金属夹芯板在冲击载荷作用下的破坏模式。结果表明夹芯板的破坏主要表现在前面板的压痕与侵彻失效,芯层压缩和芯层剪切破坏。基于实验研究,应用LS-DYNA 3D非线性动力学有限元分析软件对夹芯板动力响应进行了有限元分析。数值研究结果与实验结果吻合较好。考察了加载冲量、面板厚度、芯层厚度及相对密度对多孔金属夹芯板抗撞击性能的影响。夹芯板的结构响应对其结构配置比较敏感,增加面板厚度或芯层厚度能够明显地减小后面板的挠度,提高夹芯板的抗撞击能力。研究结果对多孔金属夹芯板的优化设计具有一定得参考价值。     

层间弱粘贴复合材料层板的热弹性脱层

本文建立了一个层间弱粘贴复合材料层板热弹性脱层模型.该模型建立在两个描述层间弱粘贴的基本假设基础上.层间位移不连续由层间粘贴的物理关系来描述,表现为层间位移跳跃值与层间残余横向应力的关系;层间温度不连续由层间传热薄层来描述,并据此给出一个计算层间温度跳跃值的计算公式,表现为温度跳跃值与层间横向张开量之间的关系.在此假设基础上,根据平衡方程和静态传热方程导出了正交柱面弯曲层板热弹性脱层解.算例显示了层间弱粘贴对层板热弹性响应的影响.     

复合材料夹芯板低速冲击后弯曲及横向静压特性

对低速冲击后的复合材料Nomex 蜂窝夹芯板进行了纯弯曲和准静态横向压缩实验, 用X 光技术、热揭层技术和外观检测等对板内的损伤进行测量, 分析了被冲击面在受压情况下蜂窝夹芯板的弯曲破坏特点, 对比了横向静压与低速冲击所造成的板内损伤, 讨论了不同横向压缩速度时接触力P-压入位移$h 的变化规律和损伤情况。结果表明: 低速冲击可使蜂窝夹芯板的弯曲强度大幅度降低; Nomex 蜂窝夹芯板对低速冲击不敏感。      

复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤研究

本文对蜂窝夹芯板试件进行了低速冲击试验, 然后用X 光技术、热揭层技术、断面显微技术和外观检测等对冲击后板的损伤进行了较为全面的研究, 讨论了表面布的作用, 分析了外观损伤、面板损伤、蜂窝损伤等与冲击能量的关系。     

泡沫铝夹芯板抗冲击性能分析

试验设计了3块钢板夹泡沫铝夹芯板,厚度分别为50 mm、70 mm和100 mm。对每种厚度夹芯板进行七组不同落锤高度的冲击试验,测得了上、下面板变形值,记录了夹芯板的破坏情况。应用数值模拟软件ANSYS/LS-DYNA进一步还原夹芯板冲击过程,导出了面板与芯材的吸能占比。基于假设的夹芯板理论模型,给出了平均冲击荷载、局部变形和整体变形最大值的估算公式。结果表明：当夹芯板尺寸和材料强度一定时,局部变形值与落锤高度的平方根成正比,整体变形最大值、平均冲击力均与落锤高度的平方根成线性关系。夹芯板的抗冲击性能主要依靠增大泡沫铝芯层的变形进行耗能,芯层越厚,泡沫铝吸能占比越大,局部变形越小,夹芯板受到的冲击力越大。     

低速冲击后复合材料层合板的压缩破坏行为

对缝纫层合板和无缝纫层合板进行低速冲击后压缩破坏实验,以研究低速冲击后层合板的压缩破坏机理。采用C扫描、X射线、热揭层等技术对层合板内的损伤进行测量和对比。结果表明,界面不是很强的碳纤维增强复合材料层合板低速冲击后受压时,层合板非冲击面的子层屈曲及其扩展是导致层合板冲击后压缩强度下降的重要因素,而且子层屈曲主要是沿垂直载荷的方向(90°)扩展;对于准各向同性板,屈曲子层中与母层相邻的铺层的方向一般为90°。层合板的剩余压缩强度与板的冲击损伤面积无直接关系。      

预埋件对玻璃钢峰窝夹层结构增强效应的实验研究

研究了某地雷达天线罩采用的含有预埋件的玻璃钢蜂窝夹层结构试件的强度和刚度,讨论了预埋件对玻璃钢蜂窝夹导结构的增强效应,比较了内含预埋件结构和外加加强片结构的增强效果,探索了一种估算预埋件增强效应的简易方法。     

加载方式对玻璃钢蜂窝夹层结构性能的影响

研究了某地面雷达天线罩所使用的含有预埋件的玻璃钢蜂窝夹层结构的强度，其中预埋件由雷达天线罩常用的两种不同材料制成，选用了两种不同的预埋件的形式。试验中模拟天线罩的实际受力特点，采用相当于正压与负压作用的两种不同的加载方式，讨论了当玻璃钢蜂窝夹层结构具有不对称的形式时，加载方式对其强度的影响。     

冲击载荷作用下夹芯板的后屈曲研究

利用ABAQUS有限元软件,对SHPB作用下的夹芯板的变形特性进行了分析,将有限元计算结果和实验测量结果作对比。在冲击载荷时间历程内,着重从芯板的位移和应力以及应变这3个方面对芯板的后屈曲问题进行了分析,研究了夹芯板中弹塑性压缩波的传播过程,芯板在压缩波作用下的动力屈曲产生、传播特性,压缩波与屈曲变形的相互作用以及塑性后屈曲大变形的发展规律。     

低速冲击后复合材料蜂窝夹芯板的拉伸特性

对含低速冲击损伤的蜂窝夹芯板试件进行了拉伸试验, 用X 光技术、热揭层技术和外观检测等对拉伸破坏过程进行了研究, 分析了剩余拉伸强度与冲击能量的关系。结果表明: 拉伸过程中, 四种破坏形式同时存在且相互作用; 冲击损伤严重影响了蜂窝夹芯板的抗拉能力。      

界面结合状态对玻璃纤维-Al混杂复合层板疲劳行为的影响

通过两种 Al 合金表面处理方法及水煮老化处理,得到了不同界面结合状态的玻璃纤维-Al 混杂复合层板,进行了层板层间剪切强度和疲劳裂缝扩展试验,研究了界面结合强度对层板疲劳行为的影响。试验发现,当界面结合强度较高时,层板的疲劳裂缝扩展速率较低,伴随疲劳裂缝扩展而产生的脱层破坏区尺寸较小,脱层破坏发生在树脂层与增强纤维之间;界面结合强度较低时,层板的疲劳裂缝扩展速率较高,脱层区尺寸较大,脱层破坏发生在 Al 层和树脂层之间。