２００７年１月机械科学与技术Ｊａｎｕａｒｙ２００７第２６卷第１期ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶ０１．２６Ｎｏ．１
李禹复合材料层合板准静态压痕损伤实验
研究与数值模拟
李禹，张博平，张开达
（西北工业大学航空学院，西安７１００７２）
摘要：对复合材料层合板准静态横向压缩特性损伤进行了研究。在损伤模拟过程中采用机体开裂和分层扩展判据，分类考虑了不同的损伤形式，通过修正损伤层材料的常数来模拟层板损伤所造成的局部刚度下降对横向压痕过程的影响。损伤模拟结果与超声Ｃ扫描的结果吻合较好。
关键词：复合材料层合板；准静态压痕损伤
中图分类号：ＴＢ３３文献标识码：Ａ文章编号：１００３－８７２８（２００７）０１－０１１５－０３
ＥｘｐｅｒｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙａｎｄＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＱｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃ
ＩｎｄｅｎｔａｔｉｏｎＤａｍａｇｅｏｆＣｏｍｐｏｓｉｔｅＬａｍｉｎａｔｅｓ
ＬｉＹｕ，ＺｈａｎｇＢｏｐｉｎｇ，ＺｈａｎｇＫａｉｄａ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００７２）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｏｕｒｓｅｏｆｄａｍａｇｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｐａｐｅｒａｄｏｐｔｅｄｔｈｅｔｗｏｃｒｉｔｅｒｉａ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌａｍｉｎａｔｅ；ｑｕａｓｉ—ｓｔａｔｉｃｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎｄａｍａｇｅ
在飞行器中使用的复合材料层合板结构常会受到外来物如鸟撞、小石子打击以及维护中的工具跌落等低能量冲击作用，能使层合板发生基体开裂、基体与纤维界面脱胶及分层损伤，特别是在背面会出现较大的分层损伤，导致层合板强度降低【ｌｊ。研究表明，由高强度纤维和改性环氧树脂组成的复合材料，仅５Ｊ的冲击能量，就能使其压缩强度降低到其初始值的３２％左右，而其拉伸强度仅降低了５％一６％［２Ｊ。
研究表明【３］：准静态压痕对复合材料层合板所造成的损伤可以和低速冲击损伤等效。本文利用测量纤维聚合物基复合材料对集中准静态压痕力的损伤阻抗的标准试验方法（ＡＳＴＭ标准），通过试验研究复合材料层合板经过准静态压痕后的损伤情况，为复合材料损伤容限设计提供依据。
１试验
１．１试件
试验件材料选用Ｔ３００／ＱＹ８９１１，试件尺寸（长×宽）为１２０ｍｍｘ５５ｍｉｌｌ，铺层顺序为［一４５／９０／４５／０／一４５／９０／４５／９０］ｓ，共１６层，厚度为２ｈｉｍ。材料特性参数如表１。
表１Ｔ３００／ＱＹ８９１１单层板性能（ＧＰａ）
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１３５１２６８．８１０．７４．４７０．３３１．５４８１．２２６Ｏ．０５５５０．２１８Ｏ．０８９９
收稿日期：２００５—１ｌ一２８
基金项目：黄玉珊先生基金部分资助
作者简介：李禹（１９８０一），男（汉），陕西，硕士研究生，ｌｙｕｘａｎｕ＠１６３．ｅｏｍ
万方数据