编织玻璃纤维与碳纤维铺层功能梯度板吸能特性研究

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1、第2卷第3期航空工程进展Vo1．2NO．32011年8月ADVANCESINAER0NAUTICAISCIENCEANDENGINEERINGAug．20l1文章编号：1674—8190(2011)03—27606编织玻璃纤维与碳纤维铺层功能梯度板吸能特性研究何可馨，郭伟国，张晓琼，鬲钰焯。，阎崇年，张文军(1．西北工业大学航空学院，西安710072)(2．中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院，西安710089)摘要：为探讨由SW100／5228A玻璃纤维编织(GFRP)层板与CCF一1／5228A碳纤维复合材料(C

2、FRP)层板以不同比例组成的功能梯度板的吸能性能，用重量80g直径23mm的弹丸对六种比例组成的功能梯度板进行r速度约70m／s的弹道试验。对弹击后的试样进行了损伤分析和剩余强度试验，通过c扫描发现，大积损伤往往发生在中间层。随着玻璃纤维编织层厚度比例的增加，梯度板的吸能性能有所提高。通过对比背板变形发现，玻璃板厚度比例占5的功能梯度板适合做结构的防弹装甲板材，而占3O比例的功能梯度板更适合作为人体防护板。关键词：复合材料；吸能；弹道冲击；剩余强度中图分类号：V214．8；V258+．5文献标识码：AStudyonAb

3、sorbingEnergyCharacterofFunctionallyGradedPlateofGFRP／CFRPHeKexin，GuoWeiguo，ZhangXiaoqiong，GeYuzhuo，YanChongnian。，ZhangWenjun(1．SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)(2．TheFirstAircraftInstitute，AviationIndustryCorporationofCh

4、ina，Xi’an710089，China)Abstract：InordertOinvestigatetheabsorbingenergycharacteroffunctionallygradedplateofGFRP／CFRPwithdifferentGFRPplyproportion，aseriesofballisticimpacttestsareperformedusingweight8Oganddiameter23mmbulletswithaspeedofabout70m／s．Impactdamageandre

5、sidualcompressivestrengthareanalysed，andthemaximalimpactdamageareaisfoundonthemidlayerwithaC～scandevice．WithGFRPplyproportionin—creased，theabsorbingenergycharacteroffunctionallygradedplatesisenhanced．Bycomparingdeformationofbackpanels，itisfoundthat，thefunctional

6、lygradedplatewith5GFRPissuitedtobemadetOballproofar—morofstructure，butwith30GFRPiswellsuitedtObehumanprotectivearmor．Keywords：composite；absorbingenergy；ballisticimpact；residualstrength起研究者和工程人员的极大关注。研究其吸能性0引言能、失效破坏状况以及弹击后的剩余强度是目前一随着纤维增强复合材料在航空、航天等领域中个十分重要的课题。Hos

7、seinzadehR_】在落锤试的广泛应用，复合材料结构在各种碎片、弹丸、冰验中发现由玻璃纤维与碳纤维混杂，在高能量冲击雹、砂石等外来物以不同速度撞击下的性能研究引下混杂板的玻璃纤维的加入弥补了全碳纤维板易碎的缺点(纤维断裂与分层)；在低能量的冲击下混杂板的碳纤维的加入弥补了全玻璃纤维板强度不收稿日期：201011—13；修回日期：2010-12—27高的缺点，玻璃纤维与碳纤维混杂板显示出优异的基金项目：国防科技民用直升机抗鸟撞结构设计和试验技术(2007—1414)吸能性能。GowerH对Kevlar29和Kev—国

8、防科技民用固定翼飞机抗鸟撞设计、分析验证(N6BM)lar129复合材料层合板进行了速度130～250m／s通信作者：郭伟国，weiguo@nwpu．edu．cn第3期何可馨等：编织玻璃纤维与碳纤维铺层功能梯度板吸能特性研究277的弹道冲击试验与有限元模拟，发现Kevlar29具吸能效率等，由Kevlar纤维与碳纤维梯度或混杂有更