玄武岩纤维增强不饱和聚酯层压复合材料低速冲击损伤性能

研究0°单向、0°/90°交错和平纹织物三种不同铺层方式玄武岩纤维增强复合材料低速冲击加载力学性能。在实验中,通过手糊成型法并在硫化机上加热加压制备层压复合材料,且在Instron9250落锤冲击测试仪上完成层压复合材料低速冲击试验,得到载荷-挠度曲线和载荷-时间曲线,用于分析三种不同铺层方式玄武岩纤维增强不饱和聚酯树脂层压复合材料低速冲击加载力学性能。通过观察层压复合材料破坏形态来分析其破坏方式。实验结果表明:0°/90°交错层压复合材料和平纹织物增强层压复合材料抗低速冲击性能优于0°单向层压复合材料;0°单向层压复合材料破坏方式为裂纹沿着纤维方向伸展,而0°/90°交错层压复合材料和平纹织物层压复合材料破坏只发生在冲击点附近局部区域。     

缝合编织复合材料低速冲击以及冲击后弯曲性能研究

两片三维四向编织厚片叠层缝合和四片三维四向编织薄片叠层缝合,固化之后得到两种厚度接近的缝合编织复合材料。对两种材料进行冲击以及冲击后弯曲实验,分析其表面和内部损伤特征、分布和机理,探讨其冲击后的剩余弯曲性能。结果表明,3.2J/mm的冲击能量下,缝合编织薄片的表面损伤面积和厚度方向上的损伤小于缝合编织厚片;冲击后弯曲实验中,两种材料受压面的树脂裂纹在厚度方向上的相邻两编织片之间几乎观察不到,受拉面的树脂裂纹沿着冲击造成的树脂裂纹继续向横向、纵向和厚度方向扩展;缝合编织薄片未经冲击与冲击后的弯曲强度和弯曲模量均大于缝合编织厚片,但其弯曲断裂变形小于缝合编织厚片。     

不同纤维增强的复合材料层板低速冲击损伤研究

采用落锤法,对增强相为碳纤维和碳纤维/玻璃纤维混杂的复合材料层板分别进行了冲击试验。采用扫描电镜(SEM)观察了复合材料板冲击损伤处的表面状态,采用超声扫描分析了内部的损伤情况,测试复合材料层板冲击后的力学性能,对比两种复合材料层板的损伤情况。试验结果表明,复合材料受到冲击损伤时,冲击能量首先被树脂基体吸收形成孔洞缺陷,然后冲击能量被纤维吸收,纤维束断裂,最后复合材料内部出现小面积分层缺陷。以试验参数为基础,对层板进行了有限元仿真,计算了贯穿破坏的层板的强度保留率。最终结果表明,碳纤维/玻璃纤维正交铺层结构板的性能优于碳纤维正交铺层结构板。     

低速冲击后三维中空夹层复合材料的压缩损伤容限

为了研究低速冲击后三维中空夹层复合材料的压缩损伤容限(剩余压缩强度),制作了满足要求的实验件并进行了剩余压缩强度对比实验.采用数码照片和外观检测等方法对压缩破坏损伤发展的过程进行了研究,分析了压缩破坏机理.结果表明,冲击损伤严重影响了三维中空夹层复合材料板的抗压能力,剩余压缩强度随冲击能量的增加而减少;三维中空夹层复合材料的压缩破坏主要由前面板控制,前面板发生局部屈曲的载荷与板的压缩破坏载荷几乎相等;表面蒙皮不仅能减少冲击损伤,而且能使板内的损伤显露在表面,容易让人发现.     

复合材料泡沫夹芯结构低能量冲击损伤特性模拟仿真

通过有限元方法和渐进损伤模拟方法对复材泡沫夹芯结构受低能冲击的损伤过程和损伤特性进行仿真预测。给出了四种不同面板厚度及泡沫夹芯厚度夹芯结构在既定失效准则下的损伤演化和渐进扩展过程,给出了冲击能量与损伤类型及损伤程度的关系、冲击能量与最大载荷、损伤面积、凹坑深度等规律性结论,并对比简支和固支两种边界条件的影响。仿真结果与两种规格复材泡沫夹芯结构的试验结果进行了对比分析,对比结果表明:仿真数据与相对应的试验数据较为吻合,证实了本仿真方法对泡沫夹芯结构在低能量冲击条件下损伤过程模拟的有效性;随着冲击能力的提高,被冲击结构的所承受的最大载荷、最大冲头速度、凹坑深度相应提高,但冲头的零速度时间差异不大;在简支与固支边界条件下,被冲击结构所承受的最大载荷、零速度时间差异不大,但凹坑深度相差较大,反映出不同支持条件对被冲击结构能量吸收的影响。     

铝蒙皮整体中空夹层复合材料低速冲击的实验研究

本文采用落锤冲击试验机对铝蒙皮整体中空夹层复合材料进行了低速冲击试验.利用加速度传感器记录落锤冲击过程中加速度随时间变化曲线,通过数学处理得到了冲击栽荷、冲击点位移、材料损伤吸收能量随时间的变化曲线.探讨了铝蒙皮对整体中空夹层复合材料的低速冲击特性,如最大冲击载荷、冲击点最大位移和材料损伤时能量吸收等的影响.结果表明,附加铝蒙皮后,整体中空夹层复合材料的接触刚度、最大冲击栽荷以及材料的初始损伤能量都有明显增加.     

复合材料层合板低速冲击后的力学性能试验研究

对特定铺层的5224/CF3052平纹织物复合材料层合板进行了低速冲击和冲击后拉伸、压缩及弯曲试验。探讨了层合板在冲击试验过程中的损伤过程、特征和机理;分析了凹坑深度对层合板冲击后拉伸、压缩和弯曲强度的影响规律。结果表明:冲击后拉伸、压缩及弯曲强度降幅分别为60.9%、50.4%及28.4%,冲击后拉伸强度降幅最大,应引起注意。与冲击后压缩试验结果类似,凹坑深度与冲击后拉伸、弯曲剩余强度关系曲线存在拐点现象。     

含预置分层复合材料层合板低速冲击损伤分析

以T300/QY8911碳纤维复合材料层合板为研究对象，利用三维Hashin失效准则对层内损伤进行预测，引入Cohesive界面单元模拟层间分层破坏，使用Camanho刚度退化准则确定材料参数退化方案，并编写了用户材料子程序Vumat，利用ABAQUS软件对预置不同分层损伤复合材料层合板低速冲击过程进行了数值仿真模拟。在冲击载荷作用下研究层合板的动力学响应，得到不同预置分层对层合板总分层损伤面积的影响，同时分析了冲击过程中冲击点位移随时间变化的规律。结果表明：预置分层位置离层合板中间层越远，层合板抵抗冲击承载能力越弱。预置分层的分层数目越多，层合板的刚度越低，层合板抵抗冲击承载能力越弱。在预置分层的两侧，层间分层损伤面积呈塔状分布。含预置分层层合板受到冲击时，预置分层对分层损伤的扩展具有一定的抑制作用。     

孔洞对玄武岩纤维增强泡沫夹芯板冲击性能的影响

为研究孔洞对复合材料夹芯板的抗冲击性能的影响，对开有孔洞的玄武岩纤维夹芯板进行了低速冲击试验，考察孔径大小和冲击位置不同对其抗冲击性能的影响，并分析了其失效机制。研究结果表明：孔洞会降低夹芯板的抗冲击性能，随着孔径和冲击点距孔洞距离的增大，夹芯板的抗冲击性能急剧下降；在冲击点距孔洞距离2 cm、冲击能量20 J条件下，孔径由4 mm变化至10 mm，夹芯板最大位移增加了39.06%。     

聚氨酯泡沫夹层复合材料的制备及其吸波性能研究

根据电磁波阻抗匹配原理,制备了聚氨酯泡沫夹层结构复合吸波材料,研究了不同结构组成对材料吸波性能的影响。实验结果表明:当匹配层中加入质量分数15%的二氧化锰,聚氨酯泡沫夹芯层中加入质量分数5%的二氧化锰和10%的石墨和反射层中加入质量分数35%的石墨时,测试频段为8～18 GHz,聚氨酯泡沫夹层结构复合材料的最大吸收峰为12.9 GHz(R=-35.7 dB),R-10 dB的频宽为1.5 GHz。     

芳纶增强复合材料波纹夹层3D打印与力学性能研究

为解决波纹夹层结构传统制备方法存在的问题,采用熔融沉积(FDM)3D打印技术制备芳纶增强聚乳酸复合材料波纹夹层结构,并研究切片层高与打印温度对波纹夹层结构力学性能的影响。结果表明:当试样的切片层高为0.1 mm,打印温度为210℃时,复合材料波纹夹层结构的力学性能最好;试样的弯曲强度和冲击强度与切片层高呈负相关;随着打印温度的升高,试样的弯曲强度和冲击强度呈现先增大后减小的趋势。通过分析复合材料电镜图发现,切片层高的降低,有利于芳纶与聚乳酸基体的结合。