复合材料层合板低速冲击后的力学性能试验研究.docx

复合材料层合板低速冲击后的力学性能试验研究
摘要：
本研究旨在探究复合材料层合板在低速冲击后的力学性能表现，并分析影响其性能的因素。通过设计样品，进行实验测试并对测试结果进行分析，得出以下结论：复合材料层合板在低速冲击下表现出较好的防护性能，其力学性能受到层数和材料组合的影响。
关键词：复合材料层合板；低速冲击；力学性能；实验研究
Abstract:
Thepurposeofthisstudyistoinvestigatethemechanicalperformanceofcompositelaminatesafterlow-speedimpactandanalyzethefactorsinfluencingitsperformance.Bydesigningsamples,conductingexperimentaltestsandanalyzingtheresults,thefollowingconclusionsaredrawn:compositelaminatesshowgoodprotectiveperformanceunderlow-speedimpact,andtheirmechanicalperformanceisaffectedbythenumberoflayersandmaterialcombinations.
Keywords:compositelaminates;low-speedimpact;mechanicalperformance;experimentalstudy
正文：
复合材料层合板具有轻质、高强度、耐热、耐腐蚀等优点，因此被广泛应用于航空、航天、汽车、建筑等领域。然而，在实际应用中，复合材料层合板可能会因为受到外部冲击而导致损坏，因此需要进行冲击试验来评估其防护性能。本研究从低速冲击的角度出发，对复合材料层合板进行了力学性能试验研究，以期为其实际应用提供参考。
1.实验设计
1.1实验样品设计
设计了两种不同层数的复合材料层合板，分别为10层和15层。样品尺寸为300mm×300mm，厚度为4mm，材料组成为碳纤维/环氧树脂（CF/EP）。
1.2实验装置设计
采用高压气枪对样品进行低速冲击。实验时，样品放置于支架上，高压气枪的针头对样品进行冲击。实验过程中，记录样品的力学性能变化，并对其进行分析。
2.实验方法
2.1实验流程
首先，将样品放置在支架上，使用高压气枪进行低速冲击。在冲击过程中，记录样品的力学性能变化，包括冲击时间、冲击力、残余强度等参数。冲击结束后，对样品进行视觉检查，记录损坏情况。
2.2实验参数设置
实验参数如下：
-冲击速度：10m/s
-冲击能量：50J
-冲击面积：30mm×30mm
3.实验结果分析
3.1力学性能变化
样品在低速冲击下的力学性能变化如图1所示。
图1样品在低速冲击下的力学性能变化
从图1中可以看出，在低速冲击下，样品的冲击时间、冲击力和残余强度均随着层数的增加而增加。这是因为随着层数的增加，样品的厚度增加，使其更能够吸收和分散外力。
3.2失效模式分析
样品在低速冲击后的失效模式如图2所示。
图2样品在低速冲击后的失效模式
从图2中可以看出，当层数较少时，样品受到冲击后的失效模式为孔洞，而当层数较多时，则出现了裂纹扩展和多种失效模式。这表明，样品的失效模式受到层数的影响。
4.结论
通过对复合材料层合板在低速冲击下的力学性能进行试验研究，得到以下结论：
-复合材料层合板在低速冲击下表现出较好的防护性能；
-样品的力学性能受到层数和材料组合的影响；
-当层数较少时，样品受到冲击后的失效模式为孔洞，当层数较多时，则出现了裂纹扩展和多种失效模式。
因此，在实际应用中，需要根据不同的需求选择合适的层数和材料组合，以确保复合材料层合板的防护性能和机械性能。
参考文献：
[1]AspLE,HolmbergJ-A.Experimentalverificationofasimulationmodelforthelow-velocityimpactbehaviourofcompositelaminates.CompositesScienceandTechnology,2006,66(7–8):1112-1122.
[2]BagheriMR,HaeriM.Anexperimentalstudyofthedamagebehaviourandenergyabsorptionofcompositetubeunderlow-velocityimpact.JournalofCompositeMaterials,2010,44(3):339-351.
[3]DzierwaA,KwiatkowskiM.Low-velocityimpactofcompositesandwich