复合材料蜂窝夹芯结构的低速冲击试验设计
2021-10-08王安文
工程与试验 2021年3期
王安文,潘 亮
(1.西安爱生技术集团有限公司,陕西 西安 710065;2.陆军装备部驻西安地区军事代表局驻南阳地区第二军事代表室,河南 南阳 473000)
1 引 言
蜂窝夹层结构复合材料具有一系列传统材料所不具备的优点,已成为航空、航天发展中不可缺少的材料之一。由于具有良好的比强度、比刚度以及重量轻等优点,蜂窝夹芯结构广泛应用于对重量和性能有特殊要求的航空结构中。
蜂窝夹芯结构在使用过程中,可能会受到冲击而出现损伤。飞机结构维修中工具对结构的撞击,飞机起飞、降落中砂石等对飞机结构的损伤破坏等低速冲击,可能严重降低蜂窝夹芯板的抗拉能力(拉伸破坏主要是面板断裂),严重降低蜂窝夹芯板的抗压能力(压缩破坏导致面板的局部失稳现象)。低速冲击使蜂窝夹芯板的弯曲强度大幅度降低,在整个弯曲破坏过程中,面芯层间分层发生扩展。
研究复合材料蜂窝夹芯结构的动态力学特性及相关失效机理,对该类复合材料结构的设计与开发以及工程应用等具有重要的意义。基于此背景,为提高蜂窝夹芯结构的可靠性和使用寿命,本文通过试验方法,研究其受冲击后的损伤情况以及材料特性,为蜂窝夹芯板的结构设计、使用提供了依据。
2 试验设计
2.1 试验件设计
试验件材料使用情况见表1,复合材料蜂窝夹芯结构的尺寸为300mm×270mm,蜂窝芯斜角为20°,高度为20mm,具体尺寸如图1所示。蜂窝下面板:[45/-45/0/90/0/-45/45/0],厚度为2.1mm。蜂窝上面板:[(0/90)/±45],厚度为0.8mm。材料性能参数见表2-表4。……
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