碳纤维复合材料层压板低速冲击试验研究

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1、第41卷第1期2015年2月航空发动机Aeroen西neV01．4lNo．1Feb．2015碳纤维复合材料层压板低速冲击试验研究竺铝涛1，张发2(1．中国石化上海石油化工股份有限公司，上海200540；2．东华大学纺织学院，上海201620)摘要：为研究复合材料不同铺层结构的抗冲击性能，采用碳纤维预浸料制备了单向[0。]。和正交[0／90]筮铺层2种不同结构的碳纤维复合材料层压板，并使用Instron9250落锤冲击测试仪测试其低速冲击性能，得到了载荷一时间曲线，分析了2种不同铺层方式的复合材料层压板的低速冲击加载力学性能，得到复合材料层压板的破

2、坏形态来分析其破坏方式。结果表明：2种铺层方式产生了不同的破坏模式，正交[0／90]萏的复合材料层压板的抗低速冲击能力要优于单向[O。]。铺层的。关键词：碳纤维预浸料；层压板；低速冲击；复合材料；破坏形式；冲击响应；铺层中图分类号：V214．8文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnkl．aeroen91ne．2015．01．017Exper．mentallnVestigation0fLow—SpeedlmpactforCarbonFiberCOmpositeLaminateZHULv—ta01．ZHANGFa2(1．Ac叫licFibe

3、rDi、rision，SINoPECShanghaiPetrochemicalCo．，Ltd．，Shanghai200540，Chjna；2．CoUegesofTexme，DonghuaUIliversity，Shanghai201620，C11ina)Abslract：InordertostudytheimpactresistanceofcompositewithdiH'erentlayermodes，twokindsoflaminatesthatunidirectional眇kandcrossply[0仨}()kwerepreparedwit

4、hcarbonfiberprepreg．Low—speedimpacttestingwasperfo珊edbyInstIDn9250dIDpweightimpacttestingmachine．Force-timecurveswereobtainedtoanalyzelow—speedimpactwithloadingmechanicalperf0ⅡnanceoftwokindsoflalIlinates．Thedamagemodeofcomposite1aminatewasobtainedtoanalyzeitsdamagingmanners．

5、Theresultsshowthatthetwolayermodeshaveadi珏．erentdamagingmanners，thelow—speedimpactresistanceofthecmssply阳(1klaminateisbettertllanthatofunidirectional[0。klaminate．Keywords：carbonfiberprepreg；laminate；low—speedimpact；compositelaminates；damagingmanner；impactresponse；layup0引言碳纤维复

6、合材料由于具有质量轻、强度高、抗疲劳I生能好和可设计性强等优点，在航空航天领域得到了越来越广泛地应用。但是在实际制造、维修和应用中，纤维复合材料存在着共同的弱点，即对冲击载荷引起的损伤比较敏感。特别是外物的低速冲击载荷作用在其内部形成“不易察觉的各种损伤”，如层间脱层、基体开裂和纤维断裂等。该损伤范围大且在材料内部不易被发现，但会使复合材料的力学性能严重退化岬J，强度可削弱35％一40％17J，从而导致结构承载能力大大降低。相对于高速冲击所造成的穿透损伤而言，低速冲击具有很大的潜在危害性和安全隐患，且此类冲击在生产、使用过程中更普遍删。因此，理解

7、复合材料层压板的低速冲击损伤及冲击后的力学性能对有效地进行复合材料结构设计具有重要的理论意义与工程价值。国内外对复合材料低速冲击进行研究时，分析了冲头直径和形状、冲击角度、冲击物质量和材料、冲击能量、对材料的冲击损伤破坏、以及对材料不同结构的低速冲击损伤模式进行了大量的试验研究陋阍。本文利用落锤冲击装置对碳纤维增强复合材料层压板进行了低速冲击试验研究f161，并对单向[oo】。和正交[0／90k铺层2种不同铺层方式的低速冲击加载力学性能和破坏模式进行了分析。收稿日期：2013—10—23作者简介：竺铝涛(1983)，男，从事纺织结构复合材料研发工

8、作；E—ma订：taozai23@163_com。弓＼甩格式：竺铝涛．张发．碳纤维复合材料层压板低速冲击试验研究m．航空发动机，2015