【正文】 wich structures。 Compressive strength after impact。 復(fù) 合 材 料 具 有 比 強(qiáng) 度 、 比 剛 度 高 ， 可 設(shè) 計(jì) 性 強(qiáng) ， 抗 疲 勞 性 能好 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 廣 泛 應(yīng) 用 于 航 空 航 天 技 術(shù) 、 空 間 技 術(shù) 、 武 器 裝 備 技 術(shù) 、 能 源 工 程 、 海 洋 工程 、 生 物 工 程 乃 至 民 用 建 筑 和 交 通 運(yùn) 輸 等 領(lǐng) 域 [1]。 另 外 由 于 復(fù) 合材 料 構(gòu) 件 大 多 采 用 整 體 成 形 ， 又 極 大 地 減 少 了 連 接 件 ， 從 而 有 效 提 高 了 飛 機(jī) 結(jié) 構(gòu) 整 體的 可 靠 性 。 而 更 加 注 重 先 進(jìn) 性 能 的 軍 用 飛 機(jī) ， 復(fù) 合 材 料 的 用 量 往 往 更 高 ， 如 美國 的 B2 戰(zhàn) 略 轟 炸 機(jī) ， 其 復(fù) 合 材 料 用 量 占 到 了 整 體 的 80%， 一 些 最 新 的 無 人 偵 察 飛 機(jī) 更是 采 用 了 全 復(fù) 合 材 料 設(shè) 計(jì) 概 念 。 交 通 運(yùn) 輸 方 面 ， 如 汽 車 制造 業(yè) 中 ， 復(fù) 合 材 料 主 要 應(yīng) 用 于 各 種 車 身 結(jié) 構(gòu) 件 、 引 擎 罩 、 儀 表 盤 、 車 門 、 底 板 、 座 椅等 ； 在 鐵 路 運(yùn) 輸 中 用 于 客 車 車 廂 、 車 門 窗 、 水 箱 、 衛(wèi) 生 間 、 冷 藏 車 、 儲(chǔ) 藏 車 、 集 裝 箱 、逃 生 平 臺(tái) 等 ； 造 船 工 業(yè) 中 ， 復(fù) 合 材 料 用 于 生 產(chǎn) 各 種 工 作 挺 、 漁 船 、 摩 托 艇 、 掃 雷 艇 、潛 水 艇 、 救 生 艇 、 游 艇 以 及 船 上 舾 裝 件 等 ； 此 外 ， 復(fù) 合 材 料 在 電 氣 工 業(yè) 、 軍 械 、 體 育用 品 、 農(nóng) 漁 業(yè) 及 機(jī) 械 制 造 工 業(yè) 等 都 有 較 廣 泛 應(yīng) 用 。 低 速 沖 擊 引 起的 損 傷 破 壞 了 復(fù) 合 材 料 夾 層 結(jié) 構(gòu) 的 完 整 性 ， 使 其 強(qiáng) 度 剛 度 大 幅 下 降 ， 引 起 人 們 的 廣 泛重 視 。 基 體 采 用 各 種 樹 脂 或 金 屬 、 非 金 屬材 料 ； 增 強(qiáng) 材 料 采 用 各 種 纖 維 或 顆 粒 等 材 料 。 基 體 材 料 起 配 合 作 用 ， 它 支 持 和 固 定 纖 維 材 料 ，傳 遞 纖 維 間 的 載 荷 ， 保 護(hù) 纖 維 ， 防 止 磨 損 或 腐 蝕 ， 改 善 復(fù) 合 材 料 的 某 些 性 能 。 根 據(jù) 復(fù)合 材 料 中 增 強(qiáng) 材 料 的 幾 何 形 狀 ， 復(fù) 合 材 料 可 分 為 三 大 類 ：(1) 顆 粒 復(fù) 合 材 料 ， 由 顆 粒 增 強(qiáng) 材 料 和 基 體 組 成 ；(2) 纖 維 增 強(qiáng) 復(fù) 合 材 料 ， 由 纖 維 和 基 體 組 成 ；(3) 層 合 復(fù) 合 材 料 ， 由 多 種 片 狀 材 料 層 合 而 組 成 。絕 大 多 數(shù) 情 況 下 ， 單 層 復(fù) 合 材 料 并 不 單 獨(dú) 使 用 ， 而 是 作 為 復(fù) 合 材 料 層 合 板 的 基 本單 元 使 用 。 層 合 板 由 多 層 單 層 板 構(gòu) 成 ， 各 層 單 層 板 的 纖 維 方 向 一般 不 同 。 復(fù) 合 材 料 層 合 板 可 以 根 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 件 的 承 載 要 求 ， 設(shè) 計(jì) 各 單層 板 的 纖 維 鋪 設(shè) 方 向 及 其 鋪 層 順 序 。 根 據(jù) 受 載 和 功 能 要 求 而 設(shè) 計(jì) 的 交 叉 鋪 層 復(fù) 合 材 料 層 合 板 的力 學(xué) 性 能 能 夠 達(dá) 到 甚 至 超 過 金 屬 材 料 [3]?？梢栽谑覝叵鹿袒?，常壓下成型，工藝性能靈活，特別適合大型和現(xiàn)場制造玻璃鋼制品。不飽和聚酯樹脂是具有多功能團(tuán)的線型高分子化合物，在其骨架主鏈上具有聚酯鏈鍵和不飽和雙鍵，而在大分子鏈兩端各帶有羧基和羥基。熱膨脹系數(shù) α1 為（130～ 150）10 6℃。 ⑶耐化學(xué)腐蝕性能 不飽和聚酯樹脂耐水、稀酸、稀堿的性能較好，耐有機(jī)溶劑的性能差，同時(shí)，樹脂的耐化學(xué)腐蝕性能隨其化學(xué)結(jié)構(gòu)和幾何開關(guān)的不同，可以有很大的差異。玻璃纖維復(fù)合材料目前廣泛應(yīng)用于軍工民用中的多個(gè)領(lǐng)域，在使用過程中不可避免的承受不同程度的沖擊載荷，如火車開車停車時(shí)承受的沖擊，汽車相撞時(shí)車體的受撞變形等。如何提高它們的耐沖擊性能是復(fù)合材料領(lǐng)域研究的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容。其中有沖擊性能和綜合性能較好的纖維，如聚乙烯纖維，碳纖維。而且玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的理論體系相對(duì)比較完善，因此被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)中。常用的芯材有泡沫、巴薩木和蜂窩等多孔固體材料。相對(duì)而言，因?yàn)槠涿芏冗x擇范圍小，面層破壞以后，吸水腐爛的缺點(diǎn)，已經(jīng)逐步被 PVC 泡沫取代。常用的泡沫芯材有聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚氨酯（PUR）、丙烯腈苯乙烯（SAN）、聚醚酰亞胺（PEI）及聚甲基丙烯酰亞胺 （PMI）等。作為結(jié)構(gòu)材料使用時(shí)，常用作層合板的縱、橫桁條或加強(qiáng)筋之芯材。該類泡沫的使用溫度為 150℃左右，吸聲性能良好，成型非常簡單，但是機(jī)械加工過程中易碎或掉渣。目前主要在運(yùn)動(dòng)器材，例如網(wǎng)球拍、冰球棒中用做工藝芯材，并起到一定的阻尼作用。復(fù) 合 材 料 夾 層 結(jié) 構(gòu) 的 破 壞 對(duì) 應(yīng) 著 多 種 不 同 的 破 壞 模 式 ， 復(fù) 合 材 料 夾 層 結(jié) 構(gòu) 在 外 載南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文11荷 作 用 下 的 破 壞 模 式 及 強(qiáng) 度 是 人 們 一 直 研 究 的 重 點(diǎn) ， 其 研 究 范 圍 涵 蓋 了 泡 沫 夾 層 結(jié) 構(gòu)的 理論 分 析 、 夾 芯 的 細(xì) 觀 結(jié) 構(gòu) 理 論 分 析 、 試 驗(yàn) 、 數(shù) 值 模 擬 以 及 增 強(qiáng) 技 術(shù) 等 。低 能 量 沖 擊 損 傷 是 纖 維 增 強(qiáng) 復(fù) 合 材 料 在 實(shí) 際 結(jié) 構(gòu) 應(yīng) 用 中 經(jīng) 常 遇 到 的 主 要 損 傷 形 式[8]。 高 能量 和 中 等 能 量 的 沖 擊 可 以 在 復(fù) 合 材 料 結(jié) 構(gòu) 表 面 造 成 明 顯 或 易 見 的 損 傷 ， 相 對(duì) 容 易 檢 測 ，并 及 時(shí) 進(jìn) 行 維 修 ； 低 能 量 沖 擊 往 往 導(dǎo) 致 結(jié) 構(gòu) 產(chǎn) 生 目 視 不 可 檢 的 內(nèi) 部 損 傷 ， 復(fù) 合 材 料 結(jié)構(gòu) 表 面 沒 有 損 傷 ， 或 只 有 輕 微 的 壓 痕 ， 而 內(nèi) 部 已 產(chǎn) 生 大 量 的 基 體 開 裂 和 大 面 積 的 分 層擴(kuò) 展 ， 有 時(shí) 還 伴 有 少 量 纖 維 斷 裂 [57]。 在 日 常 飛 機(jī) 、 船 舶 、 汽 車 等 維 護(hù) 檢 測 時(shí) ， 低 能 量 沖 擊 損 傷 往 往 難 以 被及 時(shí) 發(fā) 現(xiàn) 、 修 理 ， 從 而 引 發(fā) 突 然 事 故 ， 給 它 們 安 全 留 下 致 命 的 隱 患 。因 此 ， 研 究 復(fù) 合 材 料夾 層 結(jié) 構(gòu) 的 低 能 量 沖 擊 損 傷 問 題 具 有 重 要 的 理 論 價(jià) 值 和 現(xiàn) 實(shí) 意 義 。 至今 ， 已 有 許 多 研 究 者 針 對(duì) 復(fù) 合 材 料 低 能 量 沖 擊 損 傷 問 題 進(jìn) 行 了 研 究 ， 并 取 得 了 一 定 的進(jìn) 展 。 填 料 改 性 是 對(duì) 表 面 性 質(zhì) 進(jìn) 行 優(yōu) 化 ， 賦 予 其 新 的 功 能 ， 開 拓 新的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 ， 提 高 工 業(yè) 價(jià) 值 和 附 加 值 的 重 要 技 術(shù) 手 段 之 一【 10】 。提 高 增 韌 不 飽 和 聚 酯 樹 脂 的 綜 合 性 能 ， 使 不 飽 和 聚 酯 樹 脂 增 韌 朝 著 功 能 化 、 精 細(xì)化 、 高 性 能 化 的 方 向 發(fā) 展 ， 一 直 是 不 飽 和 聚 酯 樹 脂 增 韌 研 究 的 主 要 方 向 。 無 機(jī) 物 特 別 是 納 米 材 料 增 韌 ， 不 僅起 到 增 強(qiáng)增 韌 的 效 果 ， 并 且 還 可 改 善 不 飽 和 樹 脂 聚 酯 耐 磨 、 水 、 酸 堿 等 性 能 ； 互 穿 聚 合 物 網(wǎng) 絡(luò)(IPN)[11]的 增 韌 是 不 飽 和 聚 酯 樹 脂 增 韌 新 的 較 有 效 的 方 法 ， 它 可 增 加 基 體 與 添 加 相 之 間 的 作用 力 和 相 容 性 ， 不 僅 有 利 于 增 韌 ， 還 賦 予 不 飽 和 聚 酯 樹 脂 其 它 優(yōu) 異 性 能 ， 這 兩 種 改 性途 徑 是 不 飽 和 聚 酯 增 韌 發(fā) 展 趨 勢 。 但 在 固 化 交 聯(lián) 時(shí) ， 因 體 積 收 縮 會(huì) 產(chǎn) 生 收 縮 應(yīng) 力 和 不 同 材 料 熱 膨 脹 系 數(shù) 之 差 而產(chǎn) 生 熱 應(yīng) 力 【 12】 。 因 此 ，消 除 不 飽 和 樹 脂 固 化 物 的 內(nèi) 應(yīng) 力 ， 提 高 產(chǎn) 品 的 韌 性 和 抗 開 裂 性 能 ， 已 成 為 該 領(lǐng) 域 的 研究 熱 點(diǎn) 。復(fù) 合 材 料 泡 沫 夾 層 結(jié) 構(gòu) 是 飛 行 器 、 船 舶 工 業(yè) 、 汽 車 工 業(yè) 等 常 用 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 ， 但 由于 夾 層 結(jié) 構(gòu) 的 層 間 性 能 和 抵 抗 低 速 沖 擊 性 能 較 弱 ， 在 低 速 沖 擊 載 荷 的 作 用 下 ， 會(huì) 造 成面 板 基 體 開 裂 和 纖 維 斷 裂 、 夾 芯 壓 塌 、 面 板 和 芯 材 間 的 界 面 脫 膠 等 多 種 失 效 ， 導(dǎo) 致 夾層 結(jié) 構(gòu) 承 載 能 力 的 下 降 。 沖 擊 損 傷 的 剩 余 強(qiáng) 度 問 題 ， 是 目 前 復(fù) 合 材 料 損 傷 容 限 研 究 領(lǐng)域 中 ， 最 為 人 們 關(guān) 注 的 研 究 課 題 。 研 究 發(fā) 現(xiàn) 夾 層 結(jié) 構(gòu) 的 損 傷 尺 寸 隨 沖 擊 能 量 的 增 加 而 增大 ， 殘 余 凹 痕 深 度 也 隨 之 增 加 ， 而 其 剩 余 壓 縮 強(qiáng) 度 隨 著 沖 擊 能 量 的 增 加 而 降 低 。 研究內(nèi)容本課題主要研究內(nèi)容：（1）以不飽和聚酯樹脂為基體材料、玻璃纖維為增強(qiáng)材料，采用手糊成型工藝制備復(fù)合材料面板，以聚氨酯泡沫塑料為夾芯，制備復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)試樣；（2）采用落球式?jīng)_擊試驗(yàn)儀測試試樣的沖擊性能；（3）采用萬能試驗(yàn)機(jī)測試沖擊后試樣的壓縮強(qiáng)度；（4）分析不同規(guī)格復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)試樣的破壞機(jī)理；（5）制備具有良好耐沖擊性能的復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)試樣。表 01 實(shí)驗(yàn)儀器儀器名稱 型號(hào) 生產(chǎn)廠家電子天平 YP20221 上海光正醫(yī)療儀器有限公司微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī) WDW500 上海華龍測試儀器有限公司落錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī) 自制超聲波探傷儀 CTS26 廣東汕頭超聲電子股份有限公司表 02 實(shí)驗(yàn)藥品材料名稱 型號(hào)（規(guī)格） 生產(chǎn)廠家不飽和聚酯樹脂 191 南京永祥化工有限公司過氧化甲乙酮 AR 南京永祥化工有