纤维增强聚合物基复合材料低速冲击研究进展.pdf

第４３卷第５期材料工程Ｖ０１．４３Ｎｏ．５２０１５年５月第８９—１００页ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｙ２０１５ＰＰ．８９—１００纤维增强聚合物基复合材料低速冲击研究进展ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＬｏｗＶｅｌｏｃｉｔｙＩｍｐａｃｔＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＦｉｂｒｅＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｏｌｙｍｅｒＭａｔｒｉｘＣｏｍｐｏｓｉｔｅ董慧民，安学锋，益小苏。，闫丽，苏正涛，包建文（１北京航空材料研究院，北京１０００９５；２中航复合材料有限责任公司，北京１０１３００）Ｄ０ＮＧＨｕｉ—ｍｉｎ，ＡＮＸｕｅ—ｆｅｎｇ，ＹＩＸｉａｏ—ＳＵ，ＹＡＮＬｉ，－，ＳＵＺｈｅｎｇ—ｔａｏ，ＢＡＯＪｉａｎ—ｗｅｎ’。（１ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９５，Ｃｈｉｎａ；２ＡＶＩＣＣｏｍｐｏｓｉｔｅＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０１３００，Ｃｈｉｎａ）摘要：综述了连续纤维增强聚合物基复合材料的低速冲击响应研究进展。讨论了测试方法及相关影响参数，例如冲头的形状、冲击速率对复合材料冲击的影响；介绍了冲击损伤的类型，进一步描述了层压板结构参数（如层合板厚度，铺层和缝纫）、复合材料组分材料性能（如纤维，树脂和纤维／树脂界面）以及预应力、环境条件等的影响；提出了纤维增强聚合物基复合材料冲击响应研究今后的发展方向。关键词：复合材料；纤维增强聚合物；冲击损伤；动态冲击；失效模式ｄｏｉ：１０．１１８６８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—４３８１．２０１５．０５．０１５中图分类号：ＴＢ３３２文献标识码：Ａ文章编号：１００１—４３８１（２０１５）０５—００８９－１２Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎｔｈｅｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙｉｍｐａｃｔｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｆｉｂｒｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｏｌｙ—ｍｅｔｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗａｓｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｅｄａｆｆｅｃｔｉｎｇｐａｒａｍｅ—ｔｅｒｓ，ｓｕｃｈａｓｉｍｐａｃｔｏｒｓｈａｐｅａｎｄｉｍｐａｃｔｖｅｌｏｃｉｔｙｏｎｔｈｅｉｍｐａｃｔｔｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ，ｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｍａｊｏｒｉｍｐａｃｔ—ｉｎｄｕｃｅｄｄａｍａｇｅｍｏｄｅｓ，ｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｌａｍｉｎａｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａ—ｒａｍｅｔｅｒｓ，ｌｉｋｅｌａｍｉｎａｔｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｌａｙｕｐａｎｄｓｔｉｔｃｈｉｎｇ，ｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ｓｕｃｈａｓｆｉｂｒｅ，ｒｅｓｉｎａｎｄｆｉｂｒｅ／ｒｅｓｉｎｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ｐｒｅｌｏａｄａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｎｉｍｐａｃｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｏｒｎ—ｐｏｓｉｔｅｗｅｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｏｎｔｈｅｉｍｐａｃｔｒｅ—ｓｐｏｎｓｅｏｆｆｉｂｒｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｏｌｙｍｅｒｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；ｆｉｂｒｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｏｌｙｍｅｒ；ｉｍｐａｃｔｄａｍａｇｅ；ｄｙｎａｍｉｃｉｍｐａｃｔ；ｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅ近年来，纤维增强复合材料由于比强度高、比刚度常聚合物基复合材料的几何不连续处，如自由边、变厚大、可设计性强、抗疲劳性能好、能量吸收能力高、阻尼度区域和孔边易产生高的层间应力以及服役过程中因性能优越，已经被广泛地使用于汽车、航空、航天等领冰雹、飞机跑道上飞起的碎石或维修人员不慎跌落的域。随着复合材料在飞机主承力构件上的大量应用，工具及粗暴踩踏等都可能会造成分层损伤；而这类损复合材料的损伤容限和耐久性设计问题越来越成为人伤往往表面痕迹很小，目视勉强可检（ＢＶＩＤ），但是在们关注的焦点ｎ］。继续使用中，会继续扩展，从而在材料内部产生很大范众所周知，层压板是复合材料飞机结构件中最基围的损伤。复合材料受低能量冲击后，对压缩载荷和本的结构元件，如加筋板、加层板等蒙皮类典型构件都层间剪切载荷的阻抗作用都非常弱，特别是含冲击损是在层压板基础上制造出来的。传统的复合材料层压伤复合材料层压板的静压缩剩余强度一般只有未损伤板是通过将预浸料按照一定的铺层角度进行铺叠，然材料的４Ｏ左右［２］，同时静压缩剩余强度要远低于静后在高温和高压下固化成型。这种结构中热固性基体拉伸剩余强度［３］。可见，冲击损伤导致层压板复合树脂起着黏结和传递载荷的作用，由于各铺层之间没材料的性能得不到充分发挥，对飞机的