复合材料外物损伤规律及损伤后拉伸疲劳研究

为研究复合材料受外力冲击的规律和冲击后疲劳的特性,分别使用200 m/s、300 m/s的冲击速度、直径4 mm、3 mm的钢珠以90°和30°入射角度冲击复合材料层合板,模拟外物损伤的过程,共设计了24组冲击试验和9组疲劳试验。根据结果比对冲击速度、冲击物大小、冲击角度对冲击损伤的影响,分别对复合材料层合板损伤的长度、宽度和深度进行研究。对冲击后的层合板进行拉伸疲劳试验,根据所得到的疲劳极限,建立冲击损伤长度、宽度、深度和疲劳强度的关系。结果表明：相对于冲击角度,冲击物大小变化对层合板损伤影响更大,冲击速度的影响最小;疲劳强度与损伤长度和宽度的相关性较为明显,而与损伤深度的相关性较小。     

激光冲击强化对TC11抗外物损伤能力的影响

为实现激光冲击强化技术在航空发动机风扇/发动机叶片上的有效应用,针对强化后钛合金抗外物损伤能力研究不够深入的问题,先后开展TC11钛合金的激光冲击强化试验以及外物损伤试验。首先对TC11钛合金平板试验件进行激光冲击强化试验,分别测试强化与未强化试验件材料硬度和残余应力。测试结果表明激光冲击强化显著提高了试验件0～0.2 mm深度的显微硬度以及0～0.8 mm深度的残余压应力。使用空气炮法对强化与未强化的试验件进行外物损伤试验,测量损伤的宏观尺寸,并观测试验件的金相组织。测试结果表明：激光冲击强化有效地减小损伤凹坑的深度;经过外物冲击后,晶粒发生明显的破碎现象;激光冲击强化能显著提高试验件表面与近表层的残余压应力,且激光冲击强化会细化试验件表面组织,从而提升基体材料的显微硬度,有效减少外物冲击带来的损伤。研究了激光冲击强化对外物损伤宏观的影响规律,并且从损伤的微观特征来解释强化对TC11材料抗外物损伤能力的提升。