竺铝涛，张 发

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）

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°]8和正交[0/90]2s铺层2种不同结构的碳纤维复合材料层压板，并使用Instron 9250落锤冲击测试仪测试其低速冲击性能，得到了载荷-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]2s的复合材料层压板的抗低速冲击能力要优于单向[0°]8铺层的。

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

0 引言

碳纤维复合材料由于具有质量轻、强度高、抗疲劳性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[1-6]，强度可削弱35%～40%[7]，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[8-9]。……