縫合泡沫夾層復(fù)合材料低速?zèng)_擊性能研究.pdf

1、縫合泡沫夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料在工程中的應(yīng)用比較晚，直到21世紀(jì)初才被提出，它是在傳統(tǒng)泡沫夾芯結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上引入厚度方向的增強(qiáng)纖維縫線，在保留傳統(tǒng)泡沫夾層結(jié)構(gòu)輕質(zhì)、高比強(qiáng)度、高比剛度及優(yōu)良的抗沖擊、隔熱、隔音等特性的同時(shí)克服了夾芯板結(jié)構(gòu)易分層的缺陷，提高了層板的抗沖擊性能，同時(shí)由于樹(shù)脂在縫線處富集形成樹(shù)脂柱使夾芯板仍具有優(yōu)良的面內(nèi)性能，具有更為廣闊的應(yīng)用前景?？p合泡沫夾層復(fù)合材料中由于縫線的引入使得夾層結(jié)構(gòu)損傷形式變得更為復(fù)雜，低速?zèng)_擊過(guò)程中涉

2、及到?jīng)_擊物、面板、泡沫夾芯及縫線樹(shù)脂柱四者的相互作用，研究低速?zèng)_擊下的沖擊響應(yīng)過(guò)程、破壞行為及沖擊過(guò)程中各個(gè)影響因素的作用機(jī)理對(duì)于縫合泡沫夾層復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義，是泡沫夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料在航空航天、船舶、汽車(chē)等方面進(jìn)一步應(yīng)用的理論基礎(chǔ)。本文就縫合泡沫夾層復(fù)合材料低速?zèng)_擊的研究主要做了下面幾個(gè)方面的工作：
　　(1)采用改進(jìn)的鎖式縫合方法縫制出符合要求的預(yù)成型體，并由VARTM工藝加工成型，通過(guò)儀器化落錘沖擊試驗(yàn)裝置

3、依據(jù)ASTM D7136標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)縫合及未縫合泡沫夾層結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行5J和10J能量的低速?zèng)_擊實(shí)驗(yàn)。對(duì)有、無(wú)縫合泡沫夾層復(fù)合材料和不同沖擊能量下的低速?zèng)_擊結(jié)果差異進(jìn)行了對(duì)比分析，并為后面的低速?zèng)_擊數(shù)值模擬分析提供了參考依據(jù)。
　　(2)在ABAQUS分析平臺(tái)中建立了縫合泡沫夾層復(fù)合材料在低速?zèng)_擊下的動(dòng)力學(xué)有限元模型，采用桿單元模擬縫線樹(shù)脂柱的作用，基于Hashin破壞準(zhǔn)則模擬層板面內(nèi)損傷，通過(guò)各向同性硬化本構(gòu)模型利用等效塑性變形模擬

4、泡沫夾芯損傷演化。針對(duì)相同鋪層的縫合和未縫合泡沫夾層結(jié)構(gòu)，模擬了相同沖擊能量下的低速?zèng)_擊響應(yīng)過(guò)程及面板、泡沫的損傷情況，數(shù)值結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，證明了該方法的有效性和準(zhǔn)確性。
　　(3)對(duì)影響縫合泡沫夾層復(fù)合材料低速?zèng)_擊損傷的各種因素進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究了沖擊物質(zhì)量、沖擊速度、泡沫夾芯厚度、纖維面板厚度、縫合密度及縫針直徑等因素對(duì)縫合泡沫夾層復(fù)合材料低速?zèng)_擊損傷的影響。為進(jìn)一步了解縫合泡沫夾層復(fù)合材料低速?zèng)_擊作用機(jī)制和對(duì)抗沖擊