泡沫夹层复合材料与复合材料层合板低速冲击性能的比较

2014-12-09万玉敏竺铝涛

机械工程材料 2014年7期

万玉敏，张发，竺铝涛

（1.东华大学纺织学院，上海201620；2.中国石化上海石油化工股份有限公司，上海200540）

0 引言

泡沫夹层复合材料具有高比刚度、高比强度、低密度等特点，在有效吸收冲击载荷的同时又能通过选择合适的面板、芯材和粘接剂来满足特定条件下的使用要求，因此在运载火箭、航空、船舶、列车机车、风力发电机等领域得到了大量应用［1-4］。泡沫夹层复合材料的芯材一般采用轻质材料，以大幅减轻构件的质量，并通过高效结构设计达到每种材料的临界最优性能［5］。相对于实心复合材料层合板来说，泡沫夹层复合材料能够在质量相同的条件下较大幅度提高材料的刚度［6］。泡沫夹层复合材料在制造和使用中常常会受到各种冲击，其抗低速冲击的能力取决于纤维面板、芯材的材料，以及面板与芯材的粘接性能［7］。面板在生产、使用和维护过程中受到低速冲击作用后，破坏形式主要为纤维断裂、基体开裂和分层等，芯材的破坏形式则以压溃、剪切破坏或与面板脱粘为主。

国内外学者对不同性能泡沫夹层复合材料的动态冲击性能，尤其是低速冲击性能进行了广泛而深入的研究［8-13］，并分析了影响其冲击性能的因素，但很少有人对泡沫夹层复合材料和复合材料层合板的抗冲击性能进行比较，为此，作者对比研究了它们在低速条件下的冲击性能，并进行了理论分析。