低速冲击与准静态压痕力下复合材料层合板的损伤等效性

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1、第31卷2010年第5期5月航空学报ACTAAERONAUTICAETAsTRONAUTICASINICAVDl．31NO．5Mav2010文章编号：1000—6893(2010)05—0928—06低速冲击与准静态压痕力下复合材料层合板的损伤等效性郑晓霞1，郑锡涛1，沈真2，杨胜春2(1．西北工业大学航空学院，陕西西安710072)(2．中国飞机强度研究所，陕西西安710065)DamageEquivalentofCompositeLaminatesSubjectedtoDrop-weightImpactandQuasi—staticIndentatio

2、nForceZhengXiaoxial。ZhengXita01，ShenZhen2，YangShengchun2(1．SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)(2．AircraftStrengthResearchInstitute，Xi’an710065，China)摘要：低速冲击与集中准静态压痕(QSI)力对复合材料层合板所造成的损伤具有等效性。通过两类损伤方式对比试验，获得了冲击能量(或准静态压痕力)与层合板损伤面积、损伤宽度和凹坑深度3组对应关

3、系。3组关系的对比分析表明，凹坑深度是表征损伤的最佳参数，因此将凹坑深度作为损伤参数来建立落锤冲击损伤与准静态压痕力损伤间的等效关系。发现拐点是层合板纤维和基体整体抵抗冲击(或准静态压痕力)能力的最大值，两类试验的拐点相差很小，且两类试验变化趋势相同，说明了用集中准静态压痕试验取代落锤低速冲击试验是可行的。对相同凹坑深度下的冲击能量与准静态压痕力进行了数值分析，并提出了冲击能量与准静态压痕力间的等效性公式。研究表明，文中建立的等效性公式能够很好地反映落锤冲击能量与准静态压痕力之间的关系，可为今后由集中准静态压痕试验代替落锤冲击试验提供理论支持。关键词：复合

4、材料；层合板；冲击能量；准静态压痕力；凹坑深度；等效性公式中图分类号：V214．8；TB332文献标识码：AAbstract：Throughaseriesofdrop-weightimpacttestsandquasi-staticindentation(QsI)testsofcompositelaminates，threekindsofrelationshipsareobtainedbetweentheimpactenergy(orthequasi-staticindentationforce)andthedamagearea，damagewidthor

5、dentdepth．Ananalysisoftheserelationshipsindicatesclearlythat，ascomparedwithdamageareaordamagewidth，thedentdepthisthemostappropriateparametertode-scribethedamage．Therefore，thedentdepthisselectedasthedamageparametertosetupthedamagerela—tionshipbetweendrop-weightimpactandquasi-static

6、indentation．Knee-pointmeansthemaximalabilityofdamageresistancefordrop-weightimpactandquasi-staticindentation，andthetWOknee-pointsareverycloseforthetWOtypesoftests，whichsuggeststhefeasibilityforsettingupanequivalentrelationshipbetweenthem．Bynumericalanalysisoftheimpactenergyandstat

7、icindentationforceunderthesamedentdepth，anewequivalentformulaissetup，whichcorrespondswellwiththeresultsofthetests．Anditmayprovidetheoreti-ealsupportfordamagetestsinfuture．Keywords：composites；laminates；impactenergy；quasi-staticindentationforce；dentdepth；equivalentformula飞机复合材料结构在制造

8、、使用和维修过程中不可避免地会遇到低能量冲击，如跑道碎石、冰雹、工