复合材料层压板对集中准静态压痕力的损伤阻抗分析

摘要

本文首先针对一系列不同材料体系的层压板静压痕试验的结果，分析了其破坏机理，并讨论了材料的一些特性对其损伤阻抗的影响。 从理论上预测受静态压痕力作用的复合材料层压板的损伤参数是一项困难的工作。本文以一种新的观点，用一个明确的几何关系来确定压痕、压头与板的接触面剖面及接触中心点与边界点之间的挠度差三者之间的关系，提出两种近似预测接触力与压痕深度关系的方法——β修正法和挠度补偿法。预测值与试验结果的比较表明这两种方法不仅在用于小压痕预测时取得了较好的效果，也能较准确的预测大压痕的情况。 另外，本文还研究了边界条件对压痕深度的影响。结果表明，不同边界条件下相同压痕力对应的压痕深度几乎相同，边界条件对压痕的影响微乎其微，板的压痕更主要取决于接触区板的局部刚度。 最后，本文还对低速冲击试验与静压痕试验做了比较分析，并基于能量平衡公式，从冲击能量～凹坑深度关系导出了冲击最大接触力～凹坑深度关系曲线，它与静压痕试验得出的压痕力～凹坑深度曲线的变化趋势相类似，即出现较明显的拐点。这种可比性在一定程度上说明了用准静态方法来模拟复合材料层压板的低速冲击的有效性。