航 852 表1 Table 1 空 学 报 第 27 卷 混合铺层复合材料的铺层情况 Stacking sequence of mixed woven composites 编号 铺层顺序* 铺层数 总厚/ mm 0b单向布厚度比例/ % P2 3 [ (? 45) 2 / 0/ (? 45) 2 / 0/ (? 45) / 0/ (? 45) / 90/ ] s 20 41 52 211 24 P2 4 [ (? 45) / 0/ (? 45) / 02 / (? 45) / 02 / (? 45) / 90/ 0] s 21 41 24 411 51 P2 5 [ (? 45) / 03 / (? 45) / 03 / 90/ 02 / (? 45) ] s 23 41 23 641 30 P2 6 [ 04 / (? 45) / 04 / 90/ 03 ] s 26 41 38 801 37 * (? 45) 表示一层机织单层, 与试件主向成 45b角铺设; 0 与 90 分别表示沿着或者垂直试件主向的单向布铺层 表 2 平均弹性模量 和压缩强度 Table 2 Average elactic module and compr ession str ength ( 1) 表面可见损伤 复合材料层压板受到低 速冲击后, 尽管冲击能较低, 不足以击穿层压板, 平均压缩 平均压缩 压缩破坏 模量/ GPa 强度/ M Pa 应变/ % P2 3 401 5 523 11 31 P2 4 601 1 670 11 10 坑, 在受冲击背面产生目视可见的裂纹, 各个铺层 的试样在各个冲击能量下上表面的平均凹坑深度 P2 5 781 1 853 11 00 对比和背面典型裂纹形状如图 2 图 3 所示 P2 6 1081 0 913 01 85 编号 但仍然会使层压板受 冲击面产生目 视可见的凹 3 低速冲击试验 冲击试 验 方法 参考 航 标 H B 673921993 以 及 NASA 标 准 NASA RP21092, 每 个铺 层的 层 板都被切割成 150 mm @100 mm 的试样进行试 验, 试样装卡 方式如 图 1 所 示 选用 钢制 5 kg 冲击球, 冲头直径 121 7 mm, 采 用落锤法进行冲 击, 通过改 变冲 击球的 高度 调整 冲击 能量 冲 击能量以模拟工具( 如扳手) 掉落对结构 材料的 图2 Fig1 2 平均凹坑深度 Average deepness of t he con caveness 冲击为基准, 国外 大多 选择 每毫 米厚 度承受 冲 击能 41 45J 作为基准 中国航空标准 H B 67392 1993 在制定碳纤维复合材料层合板冲击后压缩 试验方法时 参考了 这个 定义, 规 定冲 击能量 为 每毫米 41 45J 或 61 67J, 本文研究中为了 对比分 析冲击能量 的影响, 进 行了 冲击 能量 分别为 每 毫米 21 23J, 31 34J, 41 45J, 51 56J, 61 67J 5 个 等 级的冲击试验 对每个铺 层的试样在每 个等级 的冲击能量 下都选 取 5 个试 件进 行试验, 然 后 采用超声 波 C 扫 描检测试 样内部损 伤面积, 并 测量冲击后的剩余压缩强 度以评估各铺 层的抗 低速冲击性能 图3 Fig1 3 试样背面典型裂纹形状 Th e ty pical crack figur e in t h e rear surface 冲击能为 21 23 J/ mm 时, 各个铺层上表面都 没有明显的可见损伤, 背面也只有少许基体开裂 造成的白点 随着冲击能量的升高, 损伤逐步扩 大, 在相同的冲击能下, 0b的单向布所占比例最小 和最大的 P23 和 P26 铺层的凹坑深度分别都是最 图1 Fig1 1 冲击试样装卡方式 Sket ch of t he impact device 小和最大的, 这是由于机织预浸料由于纤维的弯 曲交错, 形成了若干的富树脂区, 树脂含量百分比
刘振国