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碳纤维复合材料蜂窝夹芯特殊结构无损检测研究1.研究内容本文以碳纤维复合材料蜂窝夹芯结构试验件的过渡区为主要被检测对象，该试验件为碳纤维复合材料NOMEX蜂窝夹芯结构，预制缺陷设计较为特殊，采用发泡胶模拟预制缺陷，位于蜂窝过渡区与平板区的三角区域，缺陷宽度仅有2mm，对无损检测的实施提出了较高要求，试验件示意图如图1所示。
为掌握试验件在规定疲劳试验周期内损伤扩展特性，试验过程检测与飞机在役检测更为相似，对其检测方案及可行性的研究显得尤为重要。
1.检测方法无损检测技术是指在不损坏材料或产品原有的形状、性能的基础上，利用光、声、电、磁、热和射线等技术检测其是否有损伤，以确保其可靠性的检测技术。
利用不同的无损检测技术，对材料表面和内部进行检测，并对缺陷的类型、大小、深度、范围、数量等做出准确判断，由此可以判断材料或构件是否可以进行下一步的生产制造或者维修服役情况。
目前碳纤维复合材料蜂窝夹芯结构常用的无损检测方法通常有以下几种方法。
1.1.敲击检测法敲击检测法是使用时间最早应用范围最广的一种无损检测方法。
主要是通过对物体进行适当的敲击来获取试件的振动信息通过振动频率是否改变来判断试件内部是否含有损伤，敲击检测法主要并且广泛应用于蜂窝夹芯结构、多层结构和网状结构对胶粘剂质量的检测。
它适用于结构内部的脱胶、夹杂、分层等缺陷，但对小尺寸缺陷的检测不敏感。
传统的敲击检测是利用适当的敲击工具（小锤、硬币等）对被测材料进行敲击，并通过被测材料振动产生的声咅来判断材料的内部损伤。
现代数字敲击检测是利用传感器对振动信息进行采集，然后对采集的振动信息进行分析从而得到准确的检测结果。
1.1.超声波检测超声波检测法是目前复合材料无损检测的主要方法之一。
超声波无损检测技术主要根据复合材料自身和其缺陷对超声波传播的阻碍来判断材料表面及内部的缺陷，能检测复合材料中的内部缺陷如疏松、分层、夹杂、裂纹等，还能对材料厚度和性能进行评估。
超声波具有很强的穿透能力，可对较厚的材料进行探测，灵敏度高，操作简单，对缺陷的深度、大小，范围进行精准检测。
复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤研究复合材料蜂窝夹芯板是一种轻质高强度的材料，广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等领域。
然而，在实际使用过程中，复合材料蜂窝夹芯板容易受到低速冲击损伤，影响其使用寿命和安全性能。
因此，对复合材料蜂窝夹芯板的低速冲击损伤进行研究具有重要意义。
复合材料蜂窝夹芯板的低速冲击损伤机理主要包括弯曲、剪切、拉伸和压缩等多种形式。
其中，弯曲和剪切是最常见的损伤形式。
在低速冲击过程中，复合材料蜂窝夹芯板的表面会出现裂纹和凹陷，进而导致板材的强度和刚度下降。
为了研究复合材料蜂窝夹芯板的低速冲击损伤，研究人员采用了多种方法，如数值模拟、实验测试和理论分析等。
其中，数值模拟是一种有效的手段，可以预测复合材料蜂窝夹芯板在低速冲击下的损伤情况。
实验测试则可以验证数值模拟的结果，并提供更加真实的数据。
理论分析则可以深入探究复合材料蜂窝夹芯板的低速冲击损伤机理和规律。
研究表明，复合材料蜂窝夹芯板的低速冲击损伤与多种因素有关，如冲击速度、冲击角度、板材厚度、芯材类型和面板材料等。
其中，板材厚度和芯材类型是影响复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤的重要因素。
较厚的板材和高强度的芯材可以提高复合材料蜂窝夹芯板的抗冲击性能。
为了提高复合材料蜂窝夹芯板的低速冲击性能，研究人员提出了多种方法，如改变芯材结构、增加面板厚度、加强面板和芯材之间的粘结等。
其中，改变芯材结构是一种有效的方法，可以通过设计不同形状和大小的蜂窝结构来提高复合材料蜂窝夹芯板的抗冲击性能。
总之，复合材料蜂窝夹芯板的低速冲击损伤是一个复杂的问题，需要综合运用数值模拟、实验测试和理论分析等方法进行研究。
通过深入探究其损伤机理和规律，可以为提高复合材料蜂窝夹芯板的低速冲击性能提供理论基础和技术支持。
超声振动切割Nomex蜂窝芯材料的研究康迪;邹平;杨旭磊;赵海东;田英健【摘要】为了解决Nomex蜂窝芯材料成形加工过程中加工表面质量差、易产生毛刺、撕裂、脱胶、压溃等问题,研制了一种超声振动切割装置,进行了超声振动切割加工研究.超声振动切割装置的加工性能取决于超声振动系统设计.首先对超声振动切割工作头的结构设计进行了理论探讨,然后采用ABAQUS软件对设计结构进行模态分析、检验及修正.在针对Nomex蜂窝芯材料进行有无超声的初步切割实验中,通过超景深对切割表面进行了放大观察,结果表明:超声振动切割Nomex蜂窝芯材料具有良好的加工性能.【期刊名称】《电加工与模具》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】5页(P64-68)【关键词】Nomex蜂窝芯材料;超声振动切割装置;超声振动切割加工;超声振动切割工作头【作者】康迪;邹平;杨旭磊;赵海东;田英健【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳 110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳 110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳 110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳 110819【正文语种】中文【中图分类】TG663Nomex蜂窝芯材料是19世纪80年代研制出来的，具有高比强度、高比刚度、高剪切强度、耐高温、阻燃、低烟、低毒性等特性，广泛应用于重量轻、强度高、刚度高的场合[1] ，如飞机地板、机翼、雷达罩及高铁列车的顶部、窗框、行李架和橱柜等内饰部件。
国内外学者针对Nomex蜂窝芯材料的加工技术做了很多研究并研制了相应的加工设备。
目前，针对Nomex蜂窝芯材料的主要加工方法是高速铣削。
但在加工过程中切削力较大，且工件受蜂窝芯材料固持方式的限制不易被夹持，导致切割表面质量差，易出现蜂窝坍塌、撕裂等加工缺陷；另外，铣削过程中产生的大量粉尘有害人体健康、污染环境[2] 。
蜂窝夹芯板多次低速冲击及冲击后剩余强度俎政; 原天宇; 汤双双; 代祥俊【期刊名称】《《科学技术与工程》》【年(卷),期】2019(019)028【总页数】9页(P101-109)【关键词】蜂窝夹芯板; 多次冲击; 剩余强度; 数字图像相关【作者】俎政; 原天宇; 汤双双; 代祥俊【作者单位】山东理工大学交通与车辆工程学院淄博255000【正文语种】中文【中图分类】TB331轻质、高强的复合材料在当今得到广泛应用,特别是其抗变形,易加工以及优越的吸能效果,在防撞性要求较高的工业中备受青睐,如飞机、船舶等领域[1]。
其中蜂窝夹芯板则是一种常用的复合材料,国内外多位学者[2—6]对蜂窝夹芯板低速冲击进行了实验研究及仿真模拟。
蜂窝夹芯板服役期间,难免会受到冲击,如飞机起飞时地面碎石的撞击,维修设备中工具掉落的冲击等[7]。
蜂窝夹芯板同一位置常会受到多次冲击的事件,因此研究多次冲击对蜂窝板的损伤情况更有实用价值。
在多次冲击的研究中,Akatay等[7]研究了多次冲击对蜂窝夹芯板的影响,研究发现,随着冲击能量的增加,冲透蜂窝夹芯板所需的次数逐渐减小。
Guo等[8]研究了泡沫铝夹芯板,发现在低能量冲击情况下,夹芯结构的挠度随着冲击次数的增加而逐渐增大,但增幅却逐渐减小。
Tooski等[9]研究了纤维板相邻部位多次冲击时的响应,研究发现第二个部位的冲击力受第一个部位的影响,这是由于第一个部位的冲击引起应变强化。
Zhu等[10]研究了在低温(-60 ℃)与室温(20 ℃)两种温度下泡沫铝夹层板多次冲击的力学性能。
其研究发现,随着冲击次数的增加,加载阶段的刚度逐渐增大。
Atas等[11]研究了加热后复合材料的冲击效应,研究发现,多次冲击情况下,随着加热时间越长,损伤面积就越大。
加热后的复合材料相比于未加热的材料,在最大接触力、吸能效果等方面都有变化。
Balc等[12]研究了修复后的蜂窝夹芯结构多次冲击的实验。
对比原来的蜂窝板,修复后的蜂窝板所需的冲透能量大。
Nomex蜂窝夹芯板冲击损伤试验研究卞栋梁;李曙林;常飞;张铁军【摘要】针对某型飞机上应用的Nomex蜂窝夹芯板,通过冲击损伤试验,研究了蜂窝夹芯板厚度对其抗冲击损伤能力的影响、试件损伤面积与冲击能量之间的关系以及穿透损伤对夹芯板轴压承载性能的影响.结果表明:20 mm与8 mm厚度板在分别承受40 J与25 J冲击能量时出现穿透损伤,厚板比薄板具有更高的抗冲击损伤能力;相同冲击能量时,20 mm厚板损伤面积比8 mm板的小;随冲击能量的增大,两种板的损伤面积逐渐增大;当冲击能量超过一定值时,8 mm板损伤面积增速明显加快;20 mm蜂窝夹芯板冲击后的剩余强度为完好件的56.7％,8 mm蜂窝夹芯板冲击后的剩余强度为完好件的67.5％.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)010【总页数】4页(P171-174)【关键词】复合材料;蜂窝夹芯板;冲击损伤;试验研究【作者】卞栋梁;李曙林;常飞;张铁军【作者单位】空军工程大学航空航天工程学院,西安710038;空军工程大学航空航天工程学院,西安710038;空军工程大学航空航天工程学院,西安710038;空军工程大学航空航天工程学院,西安710038【正文语种】中文【中图分类】TB332Nomex 蜂窝与玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维及铝薄板等材料复合而成的蜂窝夹层结构材料在飞机上已被广泛使用［1］，主要用于尾翼、襟翼、雷达罩、地板等飞机主受力构件;同时也在舱门、客舱内壁板等次受力构件上使用。
采用这种夹层结构材料，可以减轻飞机质量，从而减少使用过程中的油耗，大大提高飞机的效能。
但是，蜂窝夹层结构复合材料对冲击损伤比较敏感［2］，在设计时必须考虑使用过程中可能引起的损伤(如低能量冲击损伤、维护和搬运引起的损伤等)，通过对受损结构的剩余强度进行评估，以保证结构具有足够的剩余强度，确保飞机在每一个飞行起落或在每一个检查周期内的飞行安全［3］。
Nomex蜂窝夹层复合材料力学性能研究贺靖】，杨晓琳1,朱秀迪1,孙超明1,2（1.北京玻钢院复合材料有限公司，北京102101； 2.特种纤维复合材料国家重点实验室，北京102101）摘要：为了研究蜂窝夹层复合材料的力学性能，本文使用三种牌号单向预浸布、不同面密度胶膜以及一种Nomex蜂窝芯材通过热压一体成型工艺制备蜂窝夹层复合材料。
研究了蜂窝夹层板的滚筒剥离、长梁弯曲、板剪切（三点弯曲）以及嵌件剪切性能的影响因素。
研究结果表明使用相同Nomex蜂窝芯材时:胶膜面密度对蜂窝夹层板的滚筒剥离性能影响显著;蜂窝夹层板的长梁弯曲性能和450N载荷下的挠度主要受预浸布影响；预浸布和胶膜对蜂窝夹层板的板剪切性能影响较小；蜂窝夹层板的嵌件剪切性能和胶膜面密度无明显关系，受预浸布影响较大。
关键词：Nomex蜂窝；力学性能；胶膜面密度；复合材料；热压成型中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：2096-8000（2020）09-0079-061前言夹层复合材料具有比刚度高、重量轻以及可设计性强等优点，被广泛应用于航空航天领域。
随着轻质夹芯结构的发展，以蜂窝芯为夹层的蜂窝夹层复合材料在航天领域的主、次承力结构件上发挥了重要作用。
蜂窝夹层复合材料是由上、下两张高强度的刚性面板以及蜂窝芯组成的，蜂窝芯拥有的独特孔格结构赋予了蜂窝夹层复合材料抗疲劳、隔音、降噪、隔热等功能［1-4］。
近年来,随着蜂窝夹层复合材料的应用与发展,国内学者对蜂窝夹层板进行了大量研究。
毕红艳［5］研究了共固化和二次胶接成型对蜂窝板面板性能及胶接质量的影响;梁春生等［6］研究了蜂窝夹层复合材料的共固化工艺对蜂窝夹层结构力学性能的影响。
李清河等⑺研究了成型压力对蜂窝板压缩、剪切性能的影响;原崇新等［8］研究了加压时机、加压大小及升温速率等因素对蜂窝板面板质量、胶接强度及侧压强度的影响;王伟等⑼研究了胶膜面密度、成型压力对蜂窝板性能的影响。
然而，很少有人从原材料方面对蜂窝夹层板性能进行研究。
Nomex蜂窝芯体面外宏观剪切模量预测与验证赵剑;汪海;吕新颖;刘龙权【摘要】Nomex蜂窝芯体材料的结构复杂性与正交各向异性力学性能给设计和分析带来诸多不便.基于简化的Kelsey模型表征单元,建立了考虑Nomex纸厚度与表面酚醛树脂厚度的有限元分析模型,用于获取Nomex正六边形蜂窝的面外宏观剪切模量.通过对Nomex纸进行拉伸试验,获得了Nomex纸纵向和横向的杨氏模量值.参照ASTM C273标准,开展了Nomex蜂窝芯体材料剪切性能的试验研究,并将分析结果与试验结果进行对比,验证了分析模型的有效性,所发展的有限元模型可用于预测Nomex蜂窝的宏观面外剪切模量,也可用于Nomex蜂窝材料设计分析.【期刊名称】《固体火箭技术》【年(卷),期】2018(041)001【总页数】5页(P125-129)【关键词】Nomex蜂窝;等效剪切模量;有限元分析【作者】赵剑;汪海;吕新颖;刘龙权【作者单位】上海交通大学航空航天学院,上海200240;上海交通大学航空航天学院,上海200240;上海交通大学航空航天学院,上海200240;上海交通大学航空航天学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】V4140 引言Nomex芳纶纸蜂窝夹芯结构通常由两层薄面板和一层轻质Nomex蜂窝芯体材料组合而成，具有轻质、比强度高、比模量高、阻燃、隔热性能好等一系列优良性能，在航空航天工程结构中取得较广泛的应用。
在Nomex蜂窝夹芯结构的设计与分析过程中，Nomex蜂窝芯体的不连续性给蜂窝夹芯结构的设计和分析过程带来困难，尤其在采用有限元等数值方法对夹芯结构进行模拟时，如果在模型中体现Nomex 蜂窝芯体的详细几何特征，将会生成一个规模庞大的分析模型。
因此，在工程设计和分析中，通常需要得到Nomex蜂窝芯体材料的宏观等效弹性参数，从而在有限元建模时能够使用连续实体来表征Nomex蜂窝芯体部分，以降低夹层结构的建模难度，并有效提高计算效率。
复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤研究李进亚;许希武;毛春见【摘要】A 3D dynamic finite element model is proposed to predict the progressive damage of composites honeycomb core sandwich due to low impact. The core of this model was equivalent to a uniform orthogonal anisotropic materials. This model consists of Hashin damage criterion and Yeh failure criterion for face-plate, and deg-radate the material property which is damaged. Combined with the user-defined material constitutive program of Abaqus , the failure criterion and degra dation of material property are simulated . The dynamic response and dam-age propagation of comp osites honeycomb core sandwich due to low impact were simulated with this method. The numerical results is compared with the experiment results, it prove that the method was reasonable. The effects of the parameters on the dynamic response and damage evolution of composites honeycomb core sandwich are discussed in this paper.%通过三维动力学有限元建立了复合材料蜂窝夹芯板在低速冲击作用下的渐进损伤分析模型.该模型中将蜂窝夹芯等效为均匀的正交各项异性材料.采用基于应变的Hashin三维失效准则和Yeh分层失效准则对面板损伤进行判断.使用部分刚度折减对损伤材料性能进行退化.利用用户子程序将损伤判据和刚度折减方案引入到ABAQUS软件中.模拟了复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤渐进过程,并与试验结果进行验证.证明了该方法的合理性,最后讨论了各种参数对冲击响应和冲击损伤的影响.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)010【总页数】8页(P2379-2386)【关键词】复合材料;蜂窝夹芯结构;低速冲击;损伤【作者】李进亚;许希武;毛春见【作者单位】南京航空航天大学机械结构力学及与控制国家重点实验室,南京210016;南京航空航天大学机械结构力学及与控制国家重点实验室,南京210016;南京航空航天大学机械结构力学及与控制国家重点实验室,南京210016【正文语种】中文【中图分类】V258.3复合材料蜂窝夹芯板是由蜂窝芯子和上下两块高强度的复合材料面板组成。
