鋪層復(fù)合材料沖擊破壞機(jī)理及不同混雜結(jié)構(gòu)沖擊后剪切性能.pdf

1、為了探究鋪層復(fù)合材料的沖擊損傷機(jī)理和混雜對鋪層復(fù)合材料沖擊性能的影響，本課題系統(tǒng)地比較和研究了不同混雜結(jié)構(gòu)的鋪層復(fù)合材料的沖擊性能，為進(jìn)一步探究復(fù)合材料的抗沖擊機(jī)理，對沖擊后的鋪層復(fù)合材料進(jìn)行剪切測試，并利用體視顯微鏡對沖擊和剪切后的復(fù)合材料試樣截面損傷情況進(jìn)行觀察，分析其沖擊和剪切破壞模式。
　　本文首先對[0/90/0/90]2s和[+45/-45/0/90]2s單向布鋪層以及平紋布正交鋪層方式的T300/環(huán)氧復(fù)合材料層合板進(jìn)

2、行低速沖擊實(shí)驗(yàn)，在圓形試樣的基礎(chǔ)上比較不同鋪層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料在沖擊性能方面的差異，從沖擊能量傳播的角度分析不同鋪層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的沖擊破壞機(jī)理。并在ABAQUS有限元模擬的基礎(chǔ)上分析沖擊破壞的能量傳播機(jī)理。
　　然后對碳纖維平紋布鋪層復(fù)合材料、碳纖維和玻璃纖維混織平紋布鋪層（層內(nèi)混雜）復(fù)合材料、碳纖維平紋布和玻璃纖維的平紋布間隔鋪層（層間混雜）的復(fù)合材料、碳纖維平紋布和碳纖維單向布間隔鋪層（層間混雜）的復(fù)合材料、碳纖維和玻璃纖維混織

3、布與碳纖維單向布間隔鋪層（層間混雜+層內(nèi)混雜）復(fù)合材料五種不同結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料層合板進(jìn)行沖擊測試，通過剪切試驗(yàn)來比較不同試樣沖擊后的殘余力學(xué)性能，并設(shè)置對照組（未經(jīng)沖擊測試的試樣）進(jìn)行剪切測試，從而探究不同鋪層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料抗沖擊性能的差異。
　　實(shí)驗(yàn)和分析結(jié)果表明：
　　1、沖擊能量的傳播與復(fù)合材料層合板中織物沿厚度方向的鋪層結(jié)構(gòu)有關(guān)，也與每一層織物內(nèi)纖維的方向和纖維之間的交織結(jié)構(gòu)有關(guān)，沖擊能量在排列很直的纖維中傳播很快，沿

4、纖維軸向的損傷更容易傳遞，所以單向布鋪層的復(fù)合材料與平紋布鋪層的復(fù)合材料相比，沖擊中心區(qū)域的損傷小但是損傷的范圍大，纖維的彎曲會降低沖擊能量沿纖維軸向的傳播速度，平紋織物中每一層纖維存在交織點(diǎn)，沖擊能量集中在沖擊中心區(qū)域，使得平紋布鋪層復(fù)合材料的沖擊損傷集中于沖擊中心處且損傷程度比單向布鋪層的復(fù)合材料大，出現(xiàn)更多的纖維斷裂情況。在鋪層復(fù)合材料中纖維排列的方向越多，沿纖維軸向傳播的能量方向也就越多，沖擊能量在每一層的面內(nèi)傳播地更均勻，有利