边界条件对复合材料层合板准静态压痕损伤的影响

《边界条件对复合材料层合板准静态压痕损伤的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、边界条件对复合材料层合板准静态压痕损伤的影响邢素丽，唐俊，肖加余（国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙410073）摘要：在实际的服役过程中，飞机用复合材料层合板通过四边铆接的方式与飞机金属框架进行连接，其受力时的边界条件为四边固支。本文以实际应用背景为基础，分别从分层损伤扩展模式、接触力、凹坑深度、损伤宽度四个方面系统地比较了四边固支和四边简支两种边界条件下，复合材料层合板准静态压痕损伤的区别。结果表明，以上四种变量在两种边界条件下均存在明显差异，为基于实际应用的复合材料准静态压痕损伤研究提供了实验依据。关键词：复合材料层合板；准静

2、态压痕；边界条件中图分类号：TB332文献标志码：A文章编号：Theinfluenceofboundaryconditionsonthequasi-staticindentationdamageofcompositelaminatesXINGSuli,TANGJun,XIAOJiayu(CollegeofAerospaceScienceandEngineering,NationalUniversityDefenseTechnology,Changsha410073,China)Abstract:Carbonfiber/bismaleimi

3、decompositelaminatesarerivetedtothemetalframewhenappliedonaircrafts,hencetheboundaryconditionofcompositelaminatesisfouredgesclamped.Basedontherealapplication,inthisstudy,thedifferencesofquasi-staticindentationdamageofthecompositelaminatesunderfouredgesclampedandundersimpl

4、ysupportedweresystemicallycomparedfromfouraspects:delaminationpropagation,contactforce,dentdepthanddamagewidth.Theexperimentalresultsshowedthatallthesefouraspectsweredifferentwhencompositelaminateswereloadedunderdifferentboundaryconditions.Alsotheresultsprovidedexperiment

5、aldataforinvestigatingquasi-staticindentationdamageofcompositelaminatesbasedonrealapplication.Keywords:compositelaminates;quasi-staticindentation;boundarycondition*收稿日期：基金项目：国家自然科学基金资助项目（51303208、51403235）作者简介：邢素丽（1976-），女，河南周口人，博士，副教授，硕士生导师，E-mail：xingsuli@nudt.edu.cn唐俊（

6、1990-），男，四川绵阳人，硕士研究生，E-mail：tj_nudt@sina.com碳纤维/双马复合材料层合板具有良好的力学性能和耐温性能，目前已广泛应用于机翼蒙皮、机舱壁板等部位。随着碳纤维/双马复合材料层合板用量的增多，其损伤问题日益突出。由于层合板结构对冲击载荷十分敏感，十分容易产生层间分层、基体裂纹、纤维断裂等各种损伤，这些损伤的存在会导致层合板的承载能力大幅下降，给飞机的飞行安全造成严重的安全隐患。但是，由于冲击损伤是一个瞬时动态过程，其损伤过程难于监控，损伤评估工作所需实验消耗过大，因此，采用准静态压痕损伤来等效研究低速冲

7、击损伤成为了近些年来人们通常使用的研究方法。Timoshenko[1]首次提出：如果冲击过程持续的时间大于冲击谐波由冲击点传播到支撑点所需的时间，那么可以用准静态接触问题来等效地研究低速冲击问题。1998年美国颁布了ASTMD6264[2]《测量纤维增强聚合物基复合材料对集中准静态压痕力的损伤阻抗的标准方法》，该标准明确阐述了准静态压痕（Quasi-staticIndentation，QSI）实验可用于定量地测量纤维增强复合材料对集中准静态压痕力的损伤阻抗。而后，许多研究都证实了准静态压痕损伤与低速冲击损伤之间的等效性[3-9]。在实际的

8、服役过程中，飞机用复合材料结构件是通过四边铆接的方式与飞机金属框架进行连接的，其受力时的边界条件应为四边固支。然而，在目前针对准静态压痕损伤的研究中，大部分学者往往没有特别关注边界条件的影响，