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不同纖維面層對(duì)泡沫夾層復(fù)合材料低速?zèng)_擊性能的影響

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-16  來(lái)源:復(fù)材應(yīng)用技術(shù)網(wǎng)  瀏覽次數(shù):80

       采用玻璃纖維、碳纖維、混雜碳/Kevlar和Kevlar纖維織物為面層,自制閉孑L硬質(zhì)聚氨酯泡沫芯材,通過(guò)RTM工藝制備了泡沫夾芯復(fù)合材料,分析了25J能量下的沖擊損傷程度。提出了以泡沫夾芯結(jié)構(gòu)的平均損傷角度、穿透深度和最大開(kāi)裂寬度作為表征試樣損傷程度的參數(shù)結(jié)果表明:25J沖擊能量下,Kevlar纖維面層泡沫夾芯試樣,沖擊載荷一時(shí)間歷程曲線峰值最高,完成一次沖擊試驗(yàn)歷程最短,沖擊后試樣損傷程度最低;玻璃纖維面層泡沫夾芯試樣,低速?zèng)_擊載倚一時(shí)間歷程曲線峰值最低,沖擊后試樣損傷程度最高。

       夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料具有高比剛性,高比強(qiáng)度,質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn),因此,在陸運(yùn)、海運(yùn)、航空航天及建筑等領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。泡沫夾芯結(jié)構(gòu)的抗低速?zèng)_擊門檻值和損傷后程度取決于不同纖維面層,以及芯材和纖維面層之間的性能。低速?zèng)_擊造成的損傷有時(shí)潛伏在受沖擊面層及夾芯內(nèi),從夾芯結(jié)構(gòu)外表不易察覺(jué),容易導(dǎo)致突發(fā)事故。面層和芯子材料是影響夾芯結(jié)構(gòu)性能的關(guān)鍵,傳統(tǒng)蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)雖然具有較高的結(jié)構(gòu)效能,但其制造和維修成本較高,對(duì)濕熱環(huán)境敏感;而閉孔硬質(zhì)聚氨酯泡沫( RPUF)具有優(yōu)良的抗?jié)駸嵝阅?,密度可調(diào),與面層連接緊同,具有RFI/RTM/VARI等整體成型優(yōu)點(diǎn)。Vaidya等采用VARTM工藝制備了金屬鋁泡沫夾芯結(jié)構(gòu),并分析了其在低速?zèng)_擊和間歇沖擊下的損傷程度。Hosur等研究一種3-D纖維整體填充泡沫夾芯復(fù)合材料的沖擊性能,并對(duì)其沖擊載荷一時(shí)間一能量歷程曲線做了詳細(xì)分析。Hosur等研制的微細(xì)粘土填加泡沫芯夾層結(jié)構(gòu),隨微細(xì)粘土含量的增加,耐沖擊性能有所提高。盧子興等對(duì)高密度RPUF進(jìn)行沖擊測(cè)試,獲得了其動(dòng)態(tài)應(yīng)力一應(yīng)變曲線,研究了高度對(duì)材料模量和沖擊強(qiáng)度的影響。鄭錫濤等對(duì)VARI工藝成型的縫合泡沫夾芯結(jié)構(gòu)沖擊損傷容限進(jìn)行評(píng)價(jià),得出縫合有利于提高夾芯結(jié)構(gòu)的耐沖擊性能。

       本文以玻璃、碳、混雜碳/Kevlar和Kevlar纖維織物做面層,自制RPUF芯材,利用RTM工藝一次成型整體泡沫夾芯復(fù)合材料,以泡沫夾芯復(fù)合材料的平均損傷角度、穿透深度和最大開(kāi)裂寬度作為表征試樣損傷程度的參數(shù),研究了低速?zèng)_擊性能和損傷程度,為不同纖維面層對(duì)泡沫夾芯復(fù)合材料低速?zèng)_擊性能的表述提供工程應(yīng)用基礎(chǔ)。

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