碳纖維復(fù)合材料夾芯板是典型的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，并且由于夾芯的存在而表現(xiàn)出異于其它結(jié)構(gòu)類(lèi)型的優(yōu)點(diǎn)和特性.與疊層板相比.目前對(duì)復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)低速?zèng)_擊損傷及沖擊后的力學(xué)性能研究不充分.本文對(duì)Nomex蜂窩夾芯板低速?zèng)_擊損傷后的壓縮破壞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，旨在了解其壓縮破壞機(jī)理，為理論模型的建立和下一步的疲勞研究奠定基礎(chǔ)。
為了保證加載正常，試件兩端加了填料將蜂窩格填實(shí)，其長(zhǎng)度為50mm，外面再膠接厚度為1mm的鋁保護(hù)片，蜂窩高約為8.3mm，一種為碳纖維復(fù)合板材質(zhì)，一種在碳纖維板表面加了平紋玻璃布。沖擊實(shí)驗(yàn)和沖擊損傷壓縮是在MTS-880實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。試件兩端固定，兩側(cè)邊無(wú)任何支撐。為了能隨時(shí)觀察加載過(guò)程中損傷的擴(kuò)展情況，由人工控制加載的速度，沖擊損傷和壓縮過(guò)程中的損傷擴(kuò)展，用x光、熱揭層以及彩色照片等技術(shù)來(lái)測(cè)試、觀察和記錄。
在對(duì)多個(gè)試件研究發(fā)現(xiàn)，低速?zèng)_擊使蜂窩夾芯板的剩余強(qiáng)度降低了40%以上，且隨著沖擊能量的增加，剩余壓縮強(qiáng)度遞減。平紋玻璃布對(duì)無(wú)損傷蜂窩夾芯板的壓縮性能沒(méi)有影響，卻提高了其受低速?zèng)_擊損傷后的抗壓能力。
從外觀看，受沖擊試件的壓縮破壞僅發(fā)生在前面板，后面板無(wú)可見(jiàn)損傷，因此蜂窩夾芯板低速?zèng)_擊損傷后的壓縮性能是由前面板控制.其典型的破壞形式：前面板中心區(qū)域局部失穩(wěn)，靠近兩側(cè)邊區(qū)域有面板鋪層斷裂，為強(qiáng)度破壞。未沖擊試件的破壞形式是，邊緣開(kāi)始分層并擴(kuò)展，引起壓縮強(qiáng)度破壞。
在蜂窩夾芯內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)壓縮破壞，盡管靠近夾芯的鋪層有裂紋，但不破壞面板與蜂窩的界面，也不破壞蜂窩面板與夾芯間的損傷，與未壓縮的試件相比，沒(méi)有明顯變化。
局部失穩(wěn)時(shí)前面板的分層損傷比受載前大，鋪層內(nèi)的裂紋數(shù)量亦稍有增加.從局部失穩(wěn)狀態(tài)到最終破壞，載荷增量很小，分層和裂紋卻擴(kuò)展得很快。破壞后，各鋪層的斷裂和各界面的分層位置、方向基本一致，但分層的大小不同。
局部失穩(wěn)時(shí)，有些試件前面板0°鋪層出現(xiàn)-45°裂紋，有些試件0°鋪層不出現(xiàn)裂紋。然而，前面板中與夾芯相鄰界面的分層都發(fā)生了明顯的擴(kuò)展，且擴(kuò)展方向?yàn)?0°。其它界面的損傷，要么不明顯，要么擴(kuò)展區(qū)與原損傷區(qū)不連續(xù)，說(shuō)明局部失穩(wěn)產(chǎn)生的主要因素是面板靠近夾芯界面的分層擴(kuò)展。
0°層內(nèi)的裂紋是試樣破壞的直接原因，有些試件不出現(xiàn)局部失穩(wěn)階段，可能是因?yàn)榕c局部失穩(wěn)的同時(shí)伴有0°鋪層的斷裂，或0鋪層的斷裂先于失穩(wěn).這就能解釋壓縮破壞載荷為何接近局部失穩(wěn)載荷，為什么有些試件無(wú)局部失穩(wěn)階段。
因此，與夾芯相鄰界面的分層擴(kuò)展和0°鋪層的起裂，決定了蜂窩夾芯板的破壞形式。蜂窩夾芯板的破壞過(guò)程大體上是，前面板內(nèi)與夾芯相鄰的界面先分層擴(kuò)展，引起該面板內(nèi)的其它損傷擴(kuò)展和局部失穩(wěn)，導(dǎo)致試件最終破壞。0°鋪層斜裂紋的方向?yàn)? 45°與其上下兩鋪層的鋪向角相同。0°鋪層的斷裂受其上下鋪層的控制。
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