复合材料层板低速冲击后剩余压缩强度_图文

1、 林智育 , 等 : 复合材料层板低速冲击后剩余压缩强度 145 表1 冲击后 T300/ QY8911 层板的等效椭圆损伤尺寸和剩余强度 Table 1 Equivalent elliptical delamination dimension and failure strength of impacted T300/ Q Y8911 laminates Major axis Specimen D1A 2 1 D1A 2 2 D1A 2 3 D1A 2 4 D2A 2 1 D2A 2 2 D2A 2 3 D2A 2 4 D3A 2 1 D3A 2 2 D3A 2 3 D3A 2 4 D6A

2、2 1 D6A 2 2 D6A 2 3 D6A 2 4 181 75 161 25 131 75 111 25 Energy/ J a/ mm b/ mm Orientation Dent dept h Residual st rengt h/ MPa Mr / (° 90 58 90 142 90 131 62 57 132 105 63 90 90 / mm 0. 56 0. 94 0. 68 0. 44 1. 10 1. 09 0. 94 1. 31 1. 40 1. 51 1. 27 1. 18 2. 99 2. 99 2. 66 2. 38 Error/ % Experim

3、ent Prediction 219. 67 208. 56 197. 25 213. 72 207. 21 209. 03 204. 02 202. 14 209. 74 196. 84 196. 35 199. 90 184. 36 185. 27 192. 50 186. 03 218. 43 233. 16 210. 60 215. 63 208. 73 199. 02 199. 85 204. 70 198. 26 202. 65 200. 76 213. 91 185. 63 194. 73 182. 60 186. 05 8. 80 10. 00 11. 40 9. 50 9.

4、45 9. 75 10. 40 10. 55 9. 40 11. 50 11. 00 10. 50 11. 00 11. 00 10. 40 11. 30 7. 15 8. 05 9. 05 9. 55 9. 05 8. 60 8. 60 8. 10 8. 10 8. 55 9. 55 10. 60 10. 60 11. 00 11. 10 11. 10 0. 100 0. 088 0. 096 0. 104 0. 083 0. 083 0. 088 0. 078 0. 075 0. 073 0. 079 0. 081 0. 044 0. 044 0. 049 0. 054 0. 57 - 1

5、0. 55 - 6. 34 - 0. 89 - 0. 73 5. 03 2. 09 - 1. 25 5. 79 - 2. 87 - 2. 20 - 6. 55 - 0. 68 - 4. 86 0 90 90 5. 42 01 00 表2 冲击后 T300/ 5405 层板的等效椭圆损伤尺寸和剩余强度 Table 2 Equivalent elliptical delamination dimension and failure strength of impacted T300/ 5405 laminates Major axis Specimen D1C2 1 D1C2 2 D1C2 3 D

6、1C2 4 D2C2 1 D2C2 2 D2C2 3 D2C2 4 D3C2 1 D3C2 2 D3C2 3 D3C2 4 D6C2 1 D6C2 2 D6C2 3 D6C2 4 161 50 141 30 121 10 91 90 Energy/ J a/ mm b/ mm Orientation Dent dept h Residual st rengt h/ MPa Mr / (° 90 90 79 90 66 90 90 58 63 90 90 59 90 90 69 90 / mm 0. 55 0. 54 0. 60 0. 65 1. 06 1. 10 0. 80 0. 8

7、0 1. 50 1. 70 2. 50 1. 70 2. 40 2. 50 2. 00 2. 10 Error/ % Experiment Prediction 221. 22 220. 44 212. 03 213. 17 207. 78 202. 22 207. 34 220. 62 196. 28 195. 67 183. 59 195. 98 190. 07 189. 46 193. 22 195. 95 213. 01 220. 34 227. 89 216. 14 198. 79 204. 19 219. 30 227. 03 199. 91 205. 21 193. 66 197

8、. 74 193. 24 202. 08 185. 82 192. 78 9. 80 10. 95 11. 30 11. 30 11. 35 11. 80 12. 20 10. 50 12. 20 11. 80 12. 70 11. 80 11. 80 11. 80 11. 95 11. 30 9. 60 8. 20 9. 55 9. 05 9. 55 10. 05 8. 95 8. 75 10. 60 10. 60 11. 10 11. 10 11. 10 11. 10 10. 60 10. 60 0. 099 0. 099 0. 097 0. 096 0. 083 0. 082 0. 09

9、1 0. 091 0. 071 0. 067 0. 050 0. 067 0. 052 0. 050 0. 060 0. 058 3. 85 0. 05 - 6. 96 - 1. 37 4. 52 - 0. 96 - 5. 45 - 2. 82 - 1. 82 - 4. 65 - 5. 20 - 0. 89 - 1. 64 - 6. 25 3. 98 1. 64 1 4 6 复合材料学报 nal of Compo site Materials , 1999 , 33 (24 : 22262 2247. 6 程小全 , 张子龙 , 吴学仁 . 小尺寸试件层合板低速冲击后剩余 本文方法的预测结果的

10、精度是可以满足工程需要 的 , 且几个测量参数均可以方便地测量 。 压缩强度 J . 复合材料学报 , 2002 , 19 (6 : 82 12. Cheng Xiaoquan , Zhang Zilong , Wu Xueren. Po st 2 impact co mp ressive st rengt h of small co mposite laminate specimens J . Acta Materiae Compo sitae Sinica , 2002 , 19 (6 : 8212. 7 Gottesman T , Girshovich S , Drukker E , e

11、t al . Residual st rengt h of impacted compo site : Analysis and test J . Journal of Compo sites Technology & Research , 1994 , 16 ( 3 : 2442 255. 8 Huang J Y. Prediction of t he residual st rengt h of laminated co mposites subjected to impact loading J . Journal of Materi2 als Processing Techno

12、logy , 1995 , 54 (1/ 4 : 2052 210. 9 Nyman Tonny , Bredberg Anders. Equivalent damage and re2 sidual st rengt h for impact damaged compo site st ruct ures J . Journal of Reinforced Plastics and Compo sites , 2000 , 19 ( 6 : 4282 448. 10 Soutis C , Curtis P T. Prediction of t he po st 2impact co mp r

13、es2 sive st rengt h of CFRP laminated co mposites J . Compo sites Science and Technology , 1996 , 56 (6 : 6772 684. 11 Hawyes V J , Curtis P T , Soutis C. Effect of impact damage on t he compo site laminates J . Compo sites Part A , 2001 , 32 (9 : 126321270. 12 Chen Puhui , Shen Zhen , Wang J unyang

14、. A new met hod for com2 pression after impact strengt h prediction of composite laminates J . Journal of Composite Materials , 2002 , 36 (5 : 5892 610. 13 程小全 ,郦正能 . 复合材料层合板低速冲击后压缩的累计损伤 4 结 论 基于低速冲击后层合板压缩破坏的试验结果和 对试验的观察和分析 , 本文中建立了椭圆形弹性核 冲击损伤模型 , 并对两组材料体系试件进行了低速 冲击后的剩余强度估算 。模型的理论计算结果与试 验结果的吻合很好 , 证

15、明了该模型的有效性 。 ( 1 随着冲击能量的增大 , 表面凹坑深度 、 损 伤面积均线性增大 , 但冲击背面基体裂纹增加到一 定程度后会趋于饱和 。基体裂纹的长度不能用于表 征冲击损伤 。 ( 2 复合材料层板冲击后压缩破坏同时包含了 分层扩展 、 子层屈曲等损伤扩展现象 , 但最终均为 压缩破坏 。 ( 3 本文椭圆形弹性核损伤模型 , 选取几个容 易测量的变量来表征损伤特性 , 分析结果与试验结 果的 对 比 表 明 该 模 型 的 有 效 性 , 可 应 用 于 工 程 分析 。 ( 4 本文含任意椭圆核各向异性板杂交应力有 限元与常规等参单元 、 杆单元等配合使用 , 可进一 步求解

16、含冲击损伤复合材料加筋壁板 、 变厚度板等 复杂结构剩余强度研究 。 参考文献 : 1 张子龙 , 程小全 , 益小苏 . 复合材料冲击损伤及冲击后压缩强 模型 J . 应用数学与力学 , 2005 , 26 (5 : 5692 576. Cheng Xiaoquan , Li Zhengneng. Damage progressive model of compression of composite laminates after low velocity impact J . Applied Mat hematics and Mechanics , 2005 , 26 (5 : 5692

17、 576. 14 崔海坡 , 温卫东 , 崔海涛 . 层合复合材料板的低速冲击损伤及 度的等效试验方法 J . 实验力学 , 2001 , 16 (3 : 3132 319. Zhang Zilong , Cheng Xiaoquan , Yi Xiaosu. An effective test met hod for characterization of impact damage and gaining t he co mpression p roperties after impact of compo site laminates J . Journal of Experimenta

18、l Mechanics , 2001 , 16 ( 3 : 3132 319. 2 Xiong Y , Poon C. A prediction met hod for t he compressive st rengt h of impact damaged co mpo site laminates J . Com2 po site St ruct ures , 1995 , 30 (4 : 3572367. 3 许希武 , 郑晓光 , 王鑫伟 . 含冲击损伤层板的剩余强度研究 J . 固体力学学报 , 1998 , 19 ( 增刊 : 962 101. Xu Xiwu , Zheng X

19、iaoguang , Wang Xinwei. Residual st rengt h of co mpo site laminates wit h impact damage J . Acta Mechan2 ica Solida Sinica , 1998 , 19 ( Suppl : 962101. 4 Qi B , Herszberg I. An engineering approach for predicting residual strengt h of carbon/ epoxy laminates after impact and hygrot hermal cycling

20、J . Composite St ructures , 1999 , 47 (1/ 4 : 4832 490. 5 Wang J . Prediction of post 2 impact comp ressive st rengt h of compo site laminates using an inhomogeneit y model J . Jour2 剩余压 缩 强 度 研 究 J . 机 械 科 学 与 工 程 , 2006 , 25 (9 : 11132 1117. Cui Haipo , Wen Weidong , Cui Haitao . Research on low veloc2 it y impact damage and residual compressive st rengt h of lami2 nated compo sites J . Mechanical Science and Technology