泡沫夹层结构复合材料准静态压痕实验

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1、·测试分析·泡沫夹层结构复合材料准静态压痕实验蔡建丽'余欢王云英闫丽安学锋(1南昌航空大学，南昌330063)(2北京航空材料研究院先进复合材料重点实验室，北京100095)文摘研究了两种芯材高度的泡沫夹层结构复合材料在准静态压痕力下的损伤过程与形式，通过控制压头位移得到位移与接触力的关系曲线以及不同位移下的损伤形貌，比较了两种芯材的损伤过程。结果表明：损伤过程为泡沫塌陷、泡沫芯材出现裂纹、夹层板上蒙皮分层和芯材与下蒙皮脱粘；损伤形式为：厚芯材时裂纹与泡沫厚度方向成±45。，薄芯材时裂纹与泡沫厚度方向成90。。关键词准

2、静态压痕，损伤过程，损伤形式，c扫描，泡沫夹层结构复合材料Foam--CoreSandwichStructureCompositesSubjectedtoQuasi-StaticIndentationCaiJianli_YuHuanWangYunyingYanLiAnXuefeng(1NanchangHangkongUniversity，Nanchang330063)(2NationalKeyLaboratory．ofAdvancedComposites，BeijingInstituteofAeronauticMate

3、rials，Beijing100095)AbstractThedamageprocessesandformsoftwodifferentheightsoffoam—coresandwichstructurecompositessubjectedtoquasi—staticindentationwerestudied．Thecurvesofcontactforceanddisplacementaswellasthedamagemorphologiesofdifferentdisplacementswereobtained

4、bycontrollingthedisplacements．Thedifferencesofdamageprocessesbetweenthickfoam—corematerialsandthinfoam—corematerialswerealsocompared．Theresultshowsthatthedamageprocessconsistsoffoam—corecollapsing，foam—corecracking，skindelaminatingandskin—coredebonding；thedamage

5、formisthatthecracksare+45。inthedirectionoffoam—corethicknesswhenthecoreisthick，and90。whenthecoreisthin．KeywordsQuasi—staticindentation，Damageprocess，Damageform，C—scan，Foam—coresandwichcomposites0引言梯度的复杂内衬支承件，而泡沫芯材呈脆性，在外界夹层结构复合材料以其轻质且能承受弯曲和面接触力作用下，易出现泡沫塌陷、泡沫裂纹、板一

6、芯脱内拉压等优异性能而得到广泛应用。目前以蜂窝胶与蒙皮分层等各类损伤，严重的会影响飞机的正常和泡沫为衬底的夹层结构较常见，但蜂窝夹层结构制飞行J。目前普遍认为低速冲击损伤对它的承载造工艺复杂，且易在蒙皮表面蜂窝芯孔处出现凹坑影能力影响最严重、安全威胁最大，因此对低速冲击响蒙皮表面的光滑平整性，另外，如出现微裂纹后蜂下泡沫夹层结构复合材料的损伤特性研究日趋重要。窝芯易进水并不易排出，使结构质量增加，界面易脱低速冲击实验(LVI)与准静态压痕实验(QsI)是粘，增加修理难度，而泡沫芯材不仅弥补了蜂窝芯两种常用的实验方法，其

7、中LVI的力学响应历程有很材的缺陷，而且可根据结构件的实际形状来设计泡沫大波动性，常常很难捕捉到与力相关的特定的损伤信芯材并成型所要求强度的夹层结构，如直升机的旋翼息，而只能获取实验后的最终损伤结果，而QSI实验桨叶蒙皮维型的内部支承件、雷达罩与新干线列车车过程易控制、信息量大，可用于考察复合材料抵抗准厢壁等，在这些结构件中，泡沫芯材被设计成具有静态压痕(或外来低速冲击)的能力，因此QSI实验收稿日期：2011—01—05基金项目：北京航空材料研究院先进复合材料重点实验室武器预研基金(9140C4405041003)作

8、者简介：蔡建丽，1987年出生，硕士研究生，主要从事聚合物基复合材料的研究：E—mail：caijianli08@163．corfl一84一hnp：／／www．yhclgy．com宇航材料工艺2011年第3期常被用于模拟复合材料的低速冲击损伤，并被证实与LVI实验具有一定的等效性。国外自20世纪末就有关于泡沫夹层结构复合材料的损伤