复合材料的冲击吸能与动态黏弹特性

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1、万方数据2007年7月北京航空航天大学学报July2007第33卷第7期JoumalofBeijingunive鸺ityofAeronauticsandAst∞nauticsV01．33No．7复合材料的冲击吸能与动态黏弹特性贺成红张佐光李玉彬孙志杰(北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京lo0083)摘要：考察了玻璃纤维、炭纤维、芳纶和uHMwPE纤维复合材料(分别称为GFRP，cFRP，AFRP和DFRP)层板的低速冲击吸能，并采用高载动态热机械分析仪EPLEx-0R500分析了其纤维复丝的动态黏弹性的载荷敏感性．结果表明：冲击吸能明

2、显受纤维性能及层板破坏模式的影响，呈韧性破坏的AFRP和DFRP的冲击吸能明显高于呈脆性破坏的GFRP和cFRP．在动态热机械分析中，静载增大使得储能模量升高但损耗角正切减小，动载增大时正好相反，且在这些影响中有机纤维复丝动态黏弹性较无机纤维复丝表现出更显著的载荷敏感性和非线性．4种层板的吸能大小与其纤维复丝储能模量载荷敏感性的强弱以及损耗角正切大小的顺序相同：DFRP>AFRP>GFRP>cFRP，反映出材料宏观冲击性能与表征其微观结构特征的黏弹性能的相关性．关键词：复合材料；冲击；吸能；黏弹性中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号

3、：l001-5965(2007)07Ⅲ851Ⅲ5ImpactenergyabSOrptiOnanddynamiCViscOelastiCityOfCOmpOsiteSHeChenghongZhangZuoguangLiYubinSunZhijie(sch∞l0fMaterialsScienceandEngineering，Be巧inguniVe鹅itydAemnauticB柚dAstronauticB，Be玎inglO0083，chin8)Abstract：Theenergyabsorptionsofcompositelamina￡e8re

4、inforcedrespectivelybyglassfiber，carbonfi—ber，aramidfiber，anduHMwPEfiber(separatelynamedasGFRP，CFRP，AFRPandDFRP)，wereinves—tigatedunderthelowvelocityimpact．Theloadsensibilitiesondynamicviscoelasticityofcompositefiberbun—dlesofthesefourkindsof6berswereanalyzedbyusingtheEPLE

5、XOR500dynamicmechanicalthe珊alanaly—zerunderh培hloads．Theimpacttestsshowthattheimpactenerg)rabsorptioniscloserelatedtothefiberpmp—ertiesandfailuremodes．TheimpactenergyabsorptionsofAFRPandDFRPlaminatesthmughductilefailuresaremuchhigherthanthose0fGFRP，andCFRPlaminatesthroughbr

6、ittlefailure8．Dynamicmechanicalther-malanalysisofcompositefiberbundlesshowtheloadef玷ctsasthatstomgemodulusincreaseandlosstangentsdecreasewiththeincreasing8taticload，whilethecaseisju8treversewiththeincreasingdynamicload．Intheseef艳cts，tIleorganicfibe墙exhibitmoreseriousloadse

7、nsibilitiesandnon—linearitythantheinorganicfi·bers．The8efburlaminatesshowthe8amesequenceDFRP>AFRP>GFRP>CFRPonenergyabsorptionastheloadsensibility“storagemodulusorthevalueoflosstangentofcompositefiberbundles．Thisrenectesthecorrelationofthemacroscopicimpactper

8、．o哪anceandvisc

9、oelasticitywhichiscloseassociatedwithmaterialmicrostnlctlne．KeywOrds：composite8；impact；en