复合材料斜胶接结构抗低速冲击性能及失效机理

摘要

本文研究了低速冲击下的较厚的复合材料斜胶接板的力学性能及损伤失效.通过冲击响应及冲击损伤连个方面进行规律和机理研究.冲击响应研究揭示了冲击过程中冲击载荷具有典型的4阶段行为.冲击载荷还具有双峰值力现象,第一个峰值力随着冲击能量的增加基本保持恒定,第二峰值力随之增加而增大.冲击后沿试样中心线切开的显微损伤图揭示了该结构有两种损伤模式,包括复合材料损伤及胶层损伤.复合材料的损伤包含90°和45°层基体的开裂和0°与90°层之间的层间损伤.胶层损伤出现在试样冲击点正下方背部的复合材料斜接尖端部位.进一步通过考虑复合材料层内、层间损伤以及胶层损伤的渐进损伤模型对试验进行仿真,找出导致第Ⅱ阶段冲击载荷突降的主要原因为复合材料层间损伤,第Ⅳ阶段冲击载荷再一次突降时由于胶层出现了损伤.