Vectran织物复合材料冲击响应与失效模式分析

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1、第3l卷第6期‘航天返回与遥感2010年12月SPACECRA兀’RECOVERY&REMOTESENSING9Vectran织物复合材料冲击响应与失效模式分析谭惠丰1万志敏=2董亚渡2(1哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所，哈尔滨150001)(2哈尔滨工业大学分析测试中心，哈尔滨150001)摘要文章以Vectran纤维织物与涂覆低温硅胶的Vectran织物复合材料为研究对象，通过低速冲击实验研究了材料的冲击响应与破坏模式，分析了冲击速率、冲头尺寸与冲头形状对材料冲击特性的影响。实验结果表明：Vectran纤维织物冲击破坏模式主要为主纱

2、线的拉伸破坏，以及冲头非接触区域纱线的弹塑性变形与滑移；涂覆硅胶的Vectran织物复合材料冲击破坏模式主要为纤维断裂和拔出；织物复合材料具有明显的应变速率效应。关键词低速冲击织物复合材料冲击响应破坏模式中图分类号：V254．1+l’文献标识码：A文章编号：1009—8518{2010)06一O009—07ResearchontheImpactResponseandFailureModesofVectranFabricCompositeTanHuifengIWanZhimin2DongYab02(1InsfitutofCompositeMa

3、terialandStrUeRLre，HarbinI瑙fimtofTechnology，Harbin150001，‰)(2AnalysisaIldTes吨Center，I-t_耻binInsfitutofTechnology，蛐150001，China)AbstractInthispaper，failuremodeandimpactcharacteristicsofsilicagelcoatedanduncoatedVectranwovenfabricwereinvestigated．Effectsofimpactrate，sizeands

4、hapeofthepunchOnfabricpropertiesunderlowvelocityira-pactweret鹤tedandanalysis．ExperimentalresultsshowthatthedeformationprocessofuncoatedVectranfabricisapro．ce鹪ofyamtensilefailure，thefailuremodemainlyisexpressed鹅themainyamtensilefaihtte，鹅well鹊theyamslid—iIlgandtheelastic—pla

5、sticdeformationneartheimpacta碰组．AndthefailuremodeofcoatedVectranfabricisexpressed鹅yamruptureandsplit．ImpactpropertiesofVectranfabricarestrainratesensitive．KeywordsLowvelocityimpactFabriccompositeImpactresponseFailuremodes1引言纺织复合材料是一种通过在纺织物基布上涂覆韧性聚合物基体而制成的柔性复合材料。该类材料在低应力时呈现

6、低刚度特性，高应力作用下却具有高的强度和刚度，是一种具有抗拉，不能抗压和抗弯的柔性材料[1]。柔性复合材料作为一种新兴材料已经被广泛应用于航空航天、交通运输、船舶工业和工程防护等领域中。随着高分子材料的发展，特别是近年来各种高性能纤维织物的开发，柔性复合材料及其结构的应用领域进一步扩大，发展前景相当广阔[2J。收稿日期：2010—06—08基金项目：国家863计划资助项目(2008从12A205)10航天返回与遥感2010年第3l卷与刚性复合材料相比，柔性复合材料有较大的的变形范围，但需要通过一些支撑结构或加压气体对它施加预应力，使其获得一

7、定的刚度并形成所要求的空间形状。在实际应用中，利用柔性复合材料构建的缓冲气囊容易实现小的减速过载㈨3。另外，其作为能量衰减系统被广泛应用于航空航天回收工程，物质设备的空投保护，人员应急保护等领域[4-6】。美国1997年的“火星探路者”和2004年的“勇气号”和“机遇号”火星探测器均采用了气囊缓冲系统及柔性织物复合材料，即利用涂覆低温硅胶密封涂层的Veetran织物材料来构造的气囊缓冲结构，成功实现了在火星表面的软着陆[7-8]。Yeetran织物复合材料是由Veetmn纤维织物上涂覆低温硅胶基体而制成的柔性复合材料。Veetran纤维是一

8、种芳香族聚酯纤维，具有高强度、高模量、耐蠕变、耐湿热、耐磨耗、耐酸碱，以及极低的吸湿率等优良性能。同时还具有其他高性能纤维所没有的振动衰减特性和对冲击的吸收性能，纤维和织物抗击锋