鋪層復合材料沖擊破壞機理及不同混雜結(jié)構沖擊后剪切性能.pdf

1、為了探究鋪層復合材料的沖擊損傷機理和混雜對鋪層復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)構的鋪層復合材料的沖擊性能，為進一步探究復合材料的抗沖擊機理，對沖擊后的鋪層復合材料進行剪切測試，并利用體視顯微鏡對沖擊和剪切后的復合材料試樣截面損傷情況進行觀察，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)氧復合材料層合板進

2、行低速沖擊實驗，在圓形試樣的基礎上比較不同鋪層結(jié)構的復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)構復合材料的沖擊破壞機理。并在ABAQUS有限元模擬的基礎上分析沖擊破壞的能量傳播機理。
　　然后對碳纖維平紋布鋪層復合材料、碳纖維和玻璃纖維混織平紋布鋪層（層內(nèi)混雜）復合材料、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）復合材料五種不同結(jié)構的復合材料層合板進行沖擊測試，通過剪切試驗來比較不同試樣沖擊后的殘余力學性能，并設置對照組（未經(jīng)沖擊測試的試樣）進行剪切測試，從而探究不同鋪層結(jié)構的復合材料抗沖擊性能的差異。
　　實驗和分析結(jié)果表明：
　　1、沖擊能量的傳播與復合材料層合板中織物沿厚度方向的鋪層結(jié)構有關，也與每一層織物內(nèi)纖維的方向和纖維之間的交織結(jié)構有關，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合材料與平紋布鋪層的復合材料相比，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，沖擊能量集中在沖擊中心區(qū)域，使得平紋布鋪層復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合材料大，出現(xiàn)更多的纖維斷裂情況。在鋪層復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