闫丽
,
安学锋
,
蔡建丽
,
张代军
,
益小苏
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2011.3.014
通过对低速冲击试验和准静态压痕试验进行对比,获得了冲击能量(准静态压痕力)与层压板损伤面积、损伤宽度和凹坑深度的三组对应关系.分析表明,损伤面积、损伤宽度和凹坑深度均可作为损伤参数来建立低速冲击和准静态压痕损伤的等效性.当冲击能量或准静态压痕力达到一定值后,三组对应关系曲线上出现拐点,两类试验的拐点相差很小,且两类试验的变化趋势相同,初步说明了用准静态压痕试验替代低速冲击试验是可行的,同时在较低冲击能量(拐点值之前)下准静态压痕力近似等于相对应的冲击能量下冲击过程的最大接触力.对两类试验过程进行分析,准静态压痕试验的初始分层载荷较冲击试验稍低,但两类试验过程中载荷的变化趋势相同,进一步说明了低速冲击试验和准静态压痕试验损伤的等效性.
关键词:
复合材料层压板
,
低速冲击
,
准静态压痕
,
损伤面积
,
损伤宽度
,
凹坑深度
,
等效性
张海清
,
周仕刚
,
宫占锋
,
薛元德
玻璃钢/复合材料
复合材料层合板在静压痕力作用下主要发生层间分层、基体开裂、基体压缩破坏、纤维断裂和纤维压坏这几种损伤模式.本文利用ABAQUS有限元程序,对在静压痕力作用下的复合材料层合板建立一个基于Hashin强度准则的全过程模型,并对各层各单元进行损伤演判.利用有限元模型对碳纤维NCF材料层合板在静压痕力作用下的荷载-位移曲线进行预测,并模拟层合板的损伤全过程,以及预测凹坑深度与静压痕力的关系曲线.对层合板进行静压痕试验,测试复合材料层合板在静压痕力作用下的荷载-位移曲线,并在试验过程中用凹坑深度仪测量层合板的凹坑深度.将数值模拟与试验结果比较,两者结果较为吻合.
关键词:
静压痕力
,
凹坑深度
,
Hashin准则
,
复合材料层合板
,
损伤
黄飞生
,
周仕刚
,
宫占锋
,
罗腾腾
,
薛元德
玻璃钢/复合材料
利用ABAQUS有限元程序所建立了一种基于用户子程序USDFLD和Hashin强度准则的复合材料损伤计算模型,用该模型对复合材料加筋层合板在静压痕力作用下主要发生的纤维拉伸破坏、纤维微屈破坏、基体拉伸破坏、基体压缩破坏、层间拉伸破坏、层间压缩破坏这几种基本损伤模式进行分析.对复合材料加筋层合板在静压痕力作用下进行损伤全过程数值研究,利用该有限元模型预测复合材料层合板静压痕力作用下的荷载-位移曲线以及凹坑深度与静压痕力的关系曲线.数值仿真与实验结果吻合较好,表明该损伤模型方法的可行性.复合材料层合板加筋后拐点处的凹坑深度明显加大,达到0.84mm.通过对加筋板的刚度和强度失效规律的分析,为进一步的复合材料格栅加筋结构(如飞机结构中复合材料后压力框)的性能分析提供参考.
关键词:
复合材料加筋层合板
,
静压痕力
,
凹坑深度
,
Hashin准则
,
损伤
马少华
,
郭洪杰
,
回丽
,
王勇刚
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2015.4.007
对平面编织复合材料层压板进行不同能量的低速冲击试验和冲击后压缩试验,分析表面凹坑深度、损伤面积以及剩余压缩强度与冲击能量的关系.对压缩后层压板的断口进行宏观观察,分析不同等级损伤对压缩失效特征的影响.结果表明:冲击损伤分为无损伤、前表面目视勉强可见、前表面目视可见及穿透性损伤四个等级,不同等级损伤的失效特征不同;随着冲击能量的增大,表面凹坑深度逐渐增大,二者之间并不满足线性关系,存在着拐点,损伤面积也逐渐增大,在达到穿透性损伤后基本不变;剩余压缩强度逐渐降低,损伤面积和剩余压缩强度最后都有变缓的趋势.
关键词:
平面编织复合材料
,
低速冲击
,
凹坑深度
,
损伤面积
,
剩余压缩强度
,
失效特征
叶强
,
王仁鹏
,
陈普会
,
沈真
复合材料学报
建立了一种在准静态压痕力作用下复合材料层合板凹坑深度的预测方法。首先采用基于应变描述的Hashin和Yeh失效准则并结合有限元法，对复合材料层合板在准静态压痕力作用下的失效过程进行渐进损伤分析，获取一系列的材料性能退化信息。其次采用Sun的方法对局部损伤区材料的弹性参数进行等效处理。最后结合Turner的接触理论预测了凹坑深度一接触力曲线。计算结果表明，基体开裂与分层是导致层合板开始产生凹坑的主要原因，纤维断裂是导致凹坑深度急剧增加的主要原因。分层起始载荷、最大接触力及各自相应的凹坑深度的预测结果与试验值具有较好的一致性。
关键词:
静压痕
,
损伤阻抗
,
接触力
,
凹坑深度
,
渐进损伤分析
何为
,
关志东
,
王进
复合材料学报
对增加了表面防护层的国产碳纤维/增韧环氧树脂CCF300/5228A层板的低速冲击及冲击后压缩性能进行了试验研究.通过落锤式低速冲击试验,得到了各组层板的冲击接触力历程、凹坑深度和内部分层面积等特征,而冲击后压缩试验结果可用来对各组层板的损伤容限性能进行评估.结果表明,同裸板相比,加了表面防护层的层板其分层起始载荷变化不大,但形成同样的1.0mm凹坑所需的冲击能量增大了24％～46％.而对于内部分层,在一定的冲击能量范围下,加表面防护层的层板的C扫分层面积比裸板减小了20％～50％,而在同样凹坑深度的情况下,层板在加了表面防护层之后分层面积变化不大.冲击后压缩性能与内部分层情况具有较大的关联性,同样冲击能量下分层面积较小的各组带表面防护层板,其冲击后压缩强度和破坏应变相对于裸板的提高在15％～50％之间,而在凹坑深度相同的情况下,二者的冲击后压缩强度和破坏应变相差不大.
关键词:
复合材料层板
,
表面防护层
,
低速冲击
,
凹坑深度
,
分层
,
冲击后压缩
杨旭
,
何为
,
韩涛
,
王进
复合材料学报
为评估航空结构中常用的T300级和T800级2种碳纤维/环氧树脂复合材料层压板的冲击后压缩许用值,对2种材料体系下具有不同厚度及铺层的层板进行了低速冲击和冲击后压缩试验;讨论了冲击能量、凹坑深度、损伤面积及冲击后剩余压缩强度等之间的关系,以及厚度、铺层、表面防护等因素对其造成的影响;重点关注了2种材料体系下各组层板的目视勉强可见冲击损伤(BVID)形成条件以及含BVID层板的剩余强度.结果表明:厚度及铺层对层板的凹坑深度-冲击能量关系影响较大,而对冲击后压缩强度-凹坑深度及冲击后压缩破坏应变-凹坑深度关系影响较小,且在相同铺层比例下,BVID对应的冲击能量随厚度近似呈线性增长.X850层板的损伤阻抗性能明显优于CCF300/5228层板的,但二者损伤容限性能相当.加铜网、涂漆等表面处理显著提高了层板的损伤阻抗,但对损伤容限性能影响不大;在损伤不超过BVID时,所有CCF300/5228试件的压缩破坏应变均大于4 000με,而X850材料体系下压缩破坏应变均在3 000με之上.
关键词:
压缩许用值
,
低速冲击
,
冲击后压缩
,
目视勉强可见冲击损伤
,
凹坑深度
,
表面防护
宁宝军
,
于哲峰
,
叶文勋
,
汪海
,
毛赢
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151120.001
为通过冲击点位移获得复合材料层压板的低速冲击性能，首先，在层压板落重冲击试验中，使用高速激光位移传感器测得冲击点背部的位移和速度；然后，基于弹簧-质量冲击模型，以冲击点位移计算了冲击接触力，并通过无损冲击试验标定了弹簧-质量模型参数；接着，模拟了有损伤冲击过程的接触力，利用实测冲击点速度响应判定了分层产生的时刻，并根据模拟结果得出了分层阈值力；最后，根据无损检测结果进行了层压板抗弯刚度的折减，使用弹簧-质量模型计算了产生冲击损伤后的接触力及能量吸收曲线，使用冲头和冲击点背部位移计算凹坑的实时深度。结果显示：结构受冲击发生分层时，由于层压板刚度的突降，冲击点速度出现剧烈震荡，该现象可以作为结构出现分层损伤的识别特征；产生冲击损伤后的接触力及能量吸收曲线的计算结果与试验测试结果吻合。计算所得凹坑的实时深度随冲击能量的变化趋势与冲击后测试的凹坑深度变化趋势一致。这些结果表明提出的基于非接触测量技术的方法可用于无法直接测量接触力情况下的层压板冲击性能分析。
关键词:
低速冲击
,
非接触测量
,
分层阈值力
,
冲击点速度
,
凹坑深度
冀赵杰
,
关志东
,
黎增山
,
谭日明
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151020.005
为确定压缩预应力对复合材料层板抗冲击损伤性能的影响，首先对不同压缩预应力下的碳纤维/双马树脂CCF300/5428层板进行了低速冲击和准静态压痕试验，然后通过热揭层和冲击后压缩试验分别得到了层板分层面积和剩余强度。结果表明：压缩预应力会大幅降低层板的接触刚度和弯曲刚度，从而导致相同冲击能量下层板凹坑深度和背部基体开裂长度增大；对于准静态压痕过程和相同冲击能量下的冲击过程，分层起始载荷和峰值载荷均随压缩预应力的增大而减小；在相同冲击能量下，随着压缩预应力的增大，层板内部分层总面积及冲击能量吸收比不断增大，剩余压缩强度不断降低。因此，压缩预应力会降低复合材料层板的冲击损伤阻抗，对损伤容限性能不利，在对承受压缩载荷结构的试验验证过程中应考虑压缩预应力对抗冲击损伤性能的影响。
关键词:
复合材料层板
,
压缩预应力
,
低速冲击
,
凹坑深度
,
分层
,
剩余强度
