复合材料开孔层板压缩渐进损伤试验.pdfVIP

第 32 卷第6 期 12 月 2015 年 多i 舍利斜孝 ål 道4伪 A曲~CØC棚中刷品饷 Yf/YIi，ρ伪 Vol.32 No . 6 Oecember 2015 001: 10 . 13801 / j. cnki. rhclxb. 003 复合材料开孔层板压缩渐进损伤试验 *-4a ， 1;志东 \ 周 睿， 啤萄嚼 {北京航空航天大学航空科学与工程学院.北京 100191) 摘 要:为研究碳纤维增强树脂基复合材料开孔层板在压缩加载过程中的损伤起始、 演化方式和l 损伤特点，采用 微胆拍摄、逐级加载超声 C 扫描、 X 光扫描和扫描电子显微镜观测 4 种观测手段对国产 CCF300/5228A[45 / 0/- 45/90J.. 、[45dOd-45d90 J:. 、 [45， /0. / - 45. /90. J. 3 种铺层方式的开孔层板进行了压缩试验研究. 对压缩载 z 荷作用下开孔层板的损伤起始和损伤演化进行了观察和对比.对试验中观测到的纤维微屈曲、纤维挤出、孔边开 裂和分层扩展等现象之间的关系进行了分析和说明. 试验结果表明:压缩载荷下 45.和 90.铺层相邻位置为层板 易分层位置，含 45.和 90.铺层相邻位置的开孔层板渐进损伤过程较为明显:开孔层板在压缩银荷下较早出现损 伤，损伤的起始和演化缓解了孔边应力集中，促使压缩应变能在孔边逐步释放，推迟开孔层板压缩破坏的发生， 键高层板压缩承载能力.研究结果可为材料结构损伤容限设计提供依据. 关键词: 复合材料; 开孔压缩;渐进损伤; 试验研究; 损伤容限 中图分类号: TB330. 1; V2 57 文献标志码: A 文章编号: 1000-3851(2015)06- 1762-07 通过系列试验研究了层板厚度对复合材料开孔层板 复合材料具有比强度、比刚度高、材料力学性 能可设计等优点，是航空结构设计的理想材料。然 压缩性能的影响，结果表明单层厚度增加会促使层 板开孔压缩失效模式发生转变。 Camanho 等问通 而复合材料对损伤极为敏感，损伤会导致复合材料 层板剩余强度严重降低[l1 . 复合材料开孔层板作为 过不同尺寸的开孔层板压缩试验，研究表明孔径与 宽度比例直接影响层板压缩失效模式并详细叙述了 一种典型的结构形式，被广泛应用于许用值确定和 损伤容限性能评估中[21. 开孔层板压缩性能研究是 开孔层摄的压缩失效过程。黎增山等[9】 通过 Hash­ 层板剩余强度研究的主要关注点。到目前为止， 国 m 准则和界面单元方法模拟复合材料开孔板受压 内外学者对复合材料开孔压缩性能进行了大量的 过程的层内和层间渐进失效，论证了分析方法的有 研究。 效性。 在过去的数十年里，国内外学者在复合材料 Soutis 等[3-4 ] 的研究成果表明，层板开孔压缩 压缩失效行为观测和压缩强度预测方面做了大量研 损伤的起始是由孔边 0。层纤维在压缩载荷下的微 究协l31 ，而对开孔层板压缩失效过程的观测和模拟 屈曲引起的。 脆性层板损伤起始后会迅速引起层板 研究成果并不多见，已发表的文献也很少涉及到层 整体失效，韧性层板损伤起始后会引起基体压缩