复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤扩展特性

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1、第41卷第1期南京航空航天大学学报Vo1．41No．12009年2月JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsFeb．2009复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤扩展特性谢宗蕻苏霓张磊赵剑李磊魏宏艳王俭杨胜春(1．西北工业大学航天学院，西安，710072；2．中国飞机强度研究所，西安，710065)摘要：进行了碳纤维增强复合材料蜂窝夹芯板低速冲击试验及冲击后面内单向压缩试验，并采用解析解方法对含低速冲击损伤的复合材料蜂窝夹芯板在面内单向压载作用下的损伤扩展过程进行了预测与分析，分析结果与试验结果

2、吻合较好。研究进一步扩展了解析解模型，使之能够预测和分析在面内双向拉压载荷作用下含低速冲击损伤的复合材料蜂窝夹芯结构的损伤扩展特性。分析结果表明，施加面内横向拉伸载荷会延迟复合材料蜂窝夹芯结构在面内纵向压载作用下低速冲击损伤扩展过程，从而提升结构在纵向的残余压缩强度。关键词：复合材料夹芯板；低速冲击；损伤扩展；残余强度；解析解中图分类号：V214．6文献标识码：A文章编号：1005—2615(2009)01—0030—06DamagePropagationBehaviorofCompositeHoneycombSandwichPanelsUnderL

3、ow-VelocityImpactXieZonghong，SuNi，ZhangLei，ZhaoJian，LiLei，WeiHongyan，WangJian，]TangShengchun。(1．CollegeofAstronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xian，710072，China；2．AircraftStrengthResearchInstituteofChina，Xian，710065，China)Abstract：Low—velocityimpacttestsandsandwichco

4、mpressionafterimpacttestsareperformedoncar—bonfiberreinforcedcompositehoneycombsandwichpanels．Thedamagepropagationbehavioroflow—velocityimpactedsandwichpanelsunderin—planeuniaxialcompressionisanalyzedbyusingananalyticalmode1．Analyticalresultsareingoodagreementwithexperimentalda

5、ta．Theanalyticalmodelismodi-fiedwithexpandedcapabilitiestopredictthedamagepropagationbehavioroflow—velocityimpactedsandwichpanelsonin—planebi—axialloads．Resultsshowthatthetensileloadinthetransversedirectionleadstothedamagepropagationdelayonincreasinglogitudinalcompressiveload，t

6、husthetransversetensileloadcanincreasetheresidualcompressivestrengthoflow—velocityimpactedcompositesandwichStrUCtUreS．Keywords：compositesandwichpanel；low—velocityimpact；damagepropagation；residualstrength；analyticalmodel复合材料夹芯结构由两块薄而强硬的复合材料机身复合材料夹芯结构典型受载形式如图1所示。层合板面板，以及面板问比重轻、尺寸

7、较厚、承载能复合材料夹芯结构抗冲击能力较差，且对于低力相对较弱的芯体材料(蜂窝或泡沫)组成。该结构速冲击损伤要比金属材料结构敏感得多。即使冲击具备极高的比强度和比刚度，被越来越多地应用于能量较低，结构外表面未留下明显目视可检损伤，现代航空航天飞行器结构，特别是机身蒙皮结构中。在结构内部也会发生蜂窝芯体塌陷、复合材料面板基金项目：国家自然科学基金(10702053)资助项目。收稿日期：2007-12—22；修订日期：2008—08—06作者简介：谢宗蕻，男，博士，副教授，1973年3月生，E—mail：xzhae@nwpu．edu．ca。第1期谢宗蕻，

8、等：复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤扩展特性31图1机身复合材料夹芯结构典型受力形式图2复合材料蜂窝夹芯板尺寸