【正文】 也 能 為 設(shè) 計(jì) 師 提 供 參 考 數(shù) 據(jù) ， 對 于 了 解 復(fù) 合材 料 夾 層 結(jié) 構(gòu) 的 損 傷 容 限 很 重 要 ， 所 以 具 有 較 大 的 工 程 意 義 。 這 些 目 視 不 可 檢 的 內(nèi) 部 損 傷 將 使 層 合 板 的 力 學(xué) 性 能嚴(yán) 重 退 化 ， 其 結(jié) 構(gòu) 剩 余 強(qiáng) 度 會(huì) 大 幅 度 下 降 ， 其 中 剩 余 壓 縮 強(qiáng) 度(CAI)下 降 尤 為 顯 著 ， 甚 至達(dá) 到 60％ 以 上 [9]。 國內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展復(fù) 合 材 料 的 沖 擊 損 傷 研 究 開 始 與 上 世 紀(jì) 七 十 年 代 ， 在 八 十 年 代 逐 步 得 到 發(fā) 展[13]。填 料 改 性 是 為 了 改 變 填 料 表 面 原 有 的 性 質(zhì) （ 親 油 性 、 吸 油 率 、 浸 潤 性 、 混 合 物 粘度 等 ） ， 改 善 礦 物 填 料 與 有 機(jī) 聚 合 物 的 相 容 性 以 及 加 工 流 動(dòng) 性 ， 提 高 填 料 ／ 樹 脂 相 界 面之 間 的 結(jié) 合 力 ， 促 進(jìn) 復(fù) 合 材 料 物 理 機(jī) 械 性 能 的 提 高 ， 使 非 功 能 填 料 轉(zhuǎn) 變 為 功 能 填 料 。不 飽 和 樹 脂 屬 熱 固 性 樹 脂 ， 需 在 固 化 劑 的 作 用 下 形 成 交 聯(lián) 網(wǎng) 狀 結(jié) 構(gòu) 才 能 獲 得 其 特有 性 能 。 國 內(nèi) 外 許 多 高 分 子 材 料 專 家 一 直 在 致 力 于 不 飽 和 樹 脂 改 性 的 研 究 ， 并 已 取 得顯 著 的 成 果 ， 相 繼 開 發(fā) 出 許 多 用 于 改 性 不 飽 和 樹 脂 的 改 性 劑 產(chǎn) 品 ， 已 成 為 改 性 不 飽 和樹 脂 的 主 要 手 段 。 人 們 對 沖 擊 后 剩 余 強(qiáng) 度 的 研 究 主 要 基 于 4 種 方 法 ：（ 1） 軟 化 夾 雜 法 ， 即 將 沖 擊 損 傷 等 效 為 規(guī) 則 形 狀 的 軟 化 夾 雜 ， 然 后 采 用 基 于 各 種 破 壞準(zhǔn) 則 的 點(diǎn) 應(yīng) 為 或 平 均 應(yīng) 力 判 據(jù) 確 定 板 的 失 效 強(qiáng) 度 ； （ 2） 子 層 屈 曲 法 ， 將 沖 擊 損 傷 看 做 大小 不 同 的 多 個(gè) 規(guī) 則 形 狀 的 分 層 ， 認(rèn) 為 壓 縮 破 壞 過 程 是 各 個(gè) 子 層 不 斷 發(fā) 生 屈 曲 失 效 的 過程 ， 當(dāng) 所 有 的 子 層 都 屈 曲 時(shí) ， 層 板 發(fā) 生 破 壞 ； （ 3） 開 口 等 效 法 ， 用 一 個(gè) 圓 孔 或 橢 圓 孔 取代 沖 擊 損 傷 ， 之 后 用 孔 斷 裂 韌 性 判 據(jù) 來 判 斷 板 的 破 壞 ； （ 4） 損 傷 累 積 法 ， 利 用 動(dòng) 態(tài) 有 限計(jì) 算 層 板 的 沖 擊 損 傷 的 剛 度 下 降 ， 作 為 板 的 初 試 損 傷 ， 用 損 傷 累 積 法 模 擬 板 的 壓 縮 破壞 過 程 ， 并 計(jì) 算 剩 余 壓 縮 強(qiáng) 度 。南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文142 實(shí)驗(yàn)部分 實(shí)驗(yàn)儀器和原料本實(shí)驗(yàn)中使用的實(shí)驗(yàn)儀器和藥品分別列于 表 21 和 表 22 中。 由于樹脂固化受外界溫度的影響較大，實(shí)驗(yàn)樹脂基體配比比例隨溫度變化而變化，在本文研究進(jìn)行過程中，結(jié)合工作環(huán)境的溫度狀態(tài)，經(jīng)過大量凝膠實(shí)驗(yàn)確定了不飽和聚酯樹脂的配方，如 表 23 所示。（3）手糊成型操作南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文161）用裁剪好的脫模布平攤在玻璃平板上。5）達(dá)到所需層數(shù)時(shí)（6 層） ，手糊成型完成。復(fù)合材料板的厚度約為 2mm。通常 15~25℃、3~10 分鐘即可脫模。 復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)的沖擊試驗(yàn)本論文采用落錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)對復(fù)合材料試樣進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。按需要設(shè)定落錘高度，從而獲得不同的沖擊能量。南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文18圖 03 CTS26A 超聲探傷儀圖 04 液浸法檢測示意圖具體操作步驟如下：（1）把探傷儀接上穩(wěn)壓電源，閉合儀器面板上的電源開關(guān)。（5）調(diào)節(jié)“深度”旋鈕，把“微調(diào)”控制旋鈕調(diào)到零位；把“粗調(diào)”控制旋鈕調(diào)到和試件厚度范圍相當(dāng)?shù)臋n數(shù)；適當(dāng)調(diào)節(jié)“微調(diào)”旋鈕，以便讀數(shù)。南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文19 復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)的壓縮試驗(yàn) 試樣正面俯視圖 試樣側(cè)面俯視圖圖 05 壓縮試驗(yàn)試樣示意圖本論文用復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)沖擊后的剩余壓縮強(qiáng)度變化表示其抗沖擊性能的優(yōu)異。試樣在受壓過程中，分層擴(kuò)展時(shí)試樣內(nèi)會(huì)發(fā)出響聲，當(dāng)載荷較低時(shí)，后表面會(huì)出現(xiàn)局部屈曲。當(dāng)超聲探傷儀的探頭發(fā)射出某一特定頻率的超聲波時(shí)，該波在試樣內(nèi)傳播，由于試樣內(nèi)部是非均質(zhì)的，而該波在通過試樣內(nèi)兩相的界面時(shí)會(huì)發(fā)生折射、散射和反射現(xiàn)象，但是波幅小。故而，檢測出的波形比較平緩，波峰低。由 圖 3可看出，與沖擊前試樣相比，沖擊后的試樣超聲檢測波幅更大，表明試樣中存在損傷，并且波峰越高，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷越大。這是因?yàn)樵诎l(fā)泡度相同的情況下增加復(fù)合材料泡沫夾層中玻纖的含量，復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)的剛度變大，彈性性能增大，受到?jīng)_擊時(shí)復(fù)合材料泡沫夾層內(nèi)部結(jié)構(gòu)地缺陷減小，超聲檢測波普圖上的波峰也隨之變小。圖 33 為六層玻纖含量沖擊壓縮損失率相關(guān)曲線圖（B、C、D、E、F 五條曲線分別表示復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)在受到 、 能量沖擊的情況下，隨著泡沫夾層結(jié)構(gòu)發(fā)泡度的增加其沖擊后壓縮強(qiáng)度損失率不同的五條變化曲線圖） 圖 33 試樣沖擊前后壓縮強(qiáng)度損失率變化曲線圖 圖 34 為八層玻纖含量沖擊壓縮損失率相關(guān)曲線圖（B、C、D 、E、F 五條曲線分別表示復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)在受到 、 、 能量沖擊的情況下，隨著泡沫夾層結(jié)構(gòu)發(fā)泡度的增加其沖擊后壓縮強(qiáng)度損失率不同的五條變化曲線圖） 沖擊后壓縮強(qiáng)度/KPa 壓縮強(qiáng)度損失率/%1387 側(cè)壓力 max（N ） 沖擊后壓縮強(qiáng)度/KPa 壓縮強(qiáng)度損失率/%144220892597305410183452南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文27 圖 34 試樣沖擊前后壓縮強(qiáng)度損失率變化曲線圖根據(jù)圖 33 和圖 34 可知，其中 6 層玻纖含量的復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)試樣和8 層玻纖含量的復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)試樣發(fā)泡度為 100%時(shí)的沖擊后壓縮強(qiáng)度損失率是所有試樣中最小的，其沖擊壓縮強(qiáng)度損失率分別為 %和 %。當(dāng)沖擊高度的增加，沖擊能量的變大，試樣中的泡沫夾層結(jié)構(gòu)受沖擊的能量超過其本身允許的損傷容限時(shí)，泡沫夾層結(jié)構(gòu)對整個(gè)復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)并不能起到良好的保護(hù)作用。南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文29 5 參考文獻(xiàn)[1]陳華輝,鄧海金，李明等現(xiàn)代復(fù)合材料[M]. 北京中國物資出版社 , 1998 .[2]沈觀林,[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2022: 1112.[3]牛春勻(美). 實(shí)用飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造[M].程小全 ,:航空工業(yè)出版社,2022. [4]王士杰. 復(fù)合材料力學(xué)導(dǎo)引[M]. 重慶: 重慶大學(xué)出版社, 1987.[5]Takeda N, Serakowski RL, Malvern LE. Transverse crack in Glass/Epoxy crossply laminates impacted by projectiles[J]. Journal of Material Science, 1981, 16: 20222022.[6]Joshi SP, Sun CT. Impact induced fracture in a laminated posites[J]. Journal of Material Science, 1985, 19: 5166.[7]Delbrey J, Database of mechanical properties of textile posites[R]. Hampton, Virginia :National Aeronautics and Space Administration Langley Research Center, 1991.[8]GIUSEPPE Sala. Post impact behavior of aerospace posites experiments and simulations[J].Composites, 1997, 28B: 5 6.[9] MILA87221, Military Specification Aircraft Structure General Specification[S]. 1985.[10]趙渠森,趙攀峰. 真空輔助成型技術(shù)( 一) [J]. 高科技纖維與應(yīng)用 , 2022, 27( 3 ) :22 27.[11]劉麗妍,[J]. 紡織學(xué)報(bào),2022,28(3):38 41.[12]宮平,王慧軍,李華,等. 玻璃纖維復(fù)合材料抗彈性能的研究 [J]. 2022,32( 1 ) :1922.[13]禹建華. FRP/金屬混雜層合板低速?zèng)_擊損傷數(shù)值分析 [D].武漢:華中科技大學(xué),碩士學(xué)位論文,2022。本論文從選題到完成，每一步都是在謝老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了謝老師大量的心血。最后，再次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中幫助過我的每一位老師和同學(xué)，以及在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中被我引用或參考的文獻(xiàn)的作者。本人要感謝范紅青老師指導(dǎo)本人使用微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)。謝老師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)于律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文28 4 結(jié)論本論文采用手糊成型制作復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行了沖擊損傷測試和機(jī)理分析，得出以下結(jié)論：（1）在泡沫夾層結(jié)構(gòu)發(fā)泡度相同的情況下，增加復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)中玻纖的含量，會(huì)使得復(fù)合材料泡沫夾層的剛度增加，能夠有效地提高材料的抗沖擊性能。而隨著玻纖含量的增加，試樣剛度增大，彈性性能增加，但由于試樣受到?jīng)_擊時(shí)，試樣中的泡沫夾層結(jié)構(gòu)能夠有效地提高材料的抗沖擊性。沖擊后剩余壓縮強(qiáng)度越大，表明試樣的耐沖擊性能越好，反之亦然。這是因?yàn)榕菽瓓A層結(jié)構(gòu)的發(fā)泡度增加，使得泡沫夾層結(jié)構(gòu)的密度變大，能夠有效地吸收沖擊時(shí)產(chǎn)生的能量，對復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)起到良好的保護(hù)作用，減小了復(fù)合材料泡沫夾層內(nèi)部