林智育, 许希武, 朱伟垚

(南京航空航天大学航空宇航学院结构强度研究所飞行器结构力学与控制教育部重点实验室,南京 210016)

由于低速冲击损伤大大削弱一般复合材料层合结构的承压能力,低速冲击后层合板的损伤特性以及其压缩性能是复合材料结构损伤容限设计必须考虑的严重情况之一,甚至可以用来对纤维增强树脂复合材料韧性进行表征。由于低速冲击损伤压缩性能与铺层材料、铺层顺序、厚度、试件的边界条件、支持条件以及冲击物的特性等多种因素有关,因此复合材料冲击损伤及其冲击后压缩强度(CAI)的试验研究一直是许多研究者关注的中心。

目前,复合材料层板CAI的试验方法很多,迄今为止,仍未形成统一的国际标准(如ASTM,ISO等)。目前常用的标准有NASA[1],SACMA[2]/Boeing[3],CRAG[4],QMW[5],UTK[6]等。损伤主要以落锤低速冲击造成,在剩余强度试验时,避免结构的整体失稳。

本工作参照NASA标准和航空标准(HB 6739—1993[7]),选取两个结构部件上两种典型铺层(A、C)、两种材料体系(T300/QY8911、T300/ 5405)、三种支持形式(冲击点四周悬空、有肋凸缘、梁凸缘或长桁凸缘支持)、六种损伤能级共计 20组80件试验件进行冲击损伤特性及其压缩剩余强度试验研究,讨论了冲击能量、支持条件等与冲击损伤特性和冲击后剩余压缩强度的关系。

1 层合板冲击损伤试验研究

1.1 冲击试验装置

复合材料层合结构在制造和使用过程中,不可避免地会受到损伤,尤其是低能量物体的冲击：包括各种工具的掉落,起飞、着陆过程中从跑道卷起的石子、轮胎碎片的撞击,空中飞行时冰雹的撞击等引起的损伤。……