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通过落锤冲击试验分别在复合材料加筋壁板的蒙皮中央、长桁平筋边缘和长桁轴线处冲击出深约1 mm的凹坑,然后对其进行轴压试验,研究了损伤位置对加筋壁板轴压承载能力的影响,并与未损伤试样进行了对比.结果表明:损伤位置对复合材料加筋壁板轴压承载能力有很大影响,损伤位于蒙皮中央、长桁平筋边缘、长桁轴线处加筋壁板的屈曲载荷分别为未损伤加筋壁板的83.1％,90.7％,96.1％,破坏载荷分别为未损伤加筋壁板的90.2％,84.8％,79.7％;蒙皮对加筋壁板的整体稳定性起主要作用,筋条对加筋壁板的最终承载能力起主要作用.

关键词: 损伤位置 , 复合材料 , 加筋壁板 , 承载能力

Nomex蜂窝复合材料冲击损伤及剩余压缩强度试验

石晓朋 , 李曙林 , 常飞 , 杨哲

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.012

针对Nomex蜂窝复合材料冲击损伤问题,研究蜂窝材料在冲击作用下的损伤行为.对试件进行预制冲击损伤试验和冲击形貌分析.测试剩余压缩强度,根据试件应变值变化情况得出试件的屈曲载荷和破坏载荷,并与未进行冲击试件对比分析.结果表明:冲击损伤后,Nomex蜂窝复合材料试件压缩屈曲载荷保持率为80.0％左右,破坏载荷的保持率为67.7％左右,破坏最大应变的保持率为62.9％.

关键词: 蜂窝复合材料 , 冲击损伤 , 剩余压缩强度 , 屈曲载荷

复合材料加筋壁板低速冲击响应与冲击能量关系

石晓朋 , 李曙林 , 常飞 , 卞栋梁 , 尹俊杰

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.04.010

基于ABAQUS有限元软件,采用Hashin损伤准则建立了一种有效的复合材料加筋壁板低速冲击模型.分析了接触力、加筋壁板吸收能量和损伤散逸能对冲击响应的影响.结果表明:随着冲击能量的增大,接触力峰值前移,且冲击后板吸收能量与损伤散逸能的差值变大.落锤冲击实验表明,低速冲击能量下损伤程度与冲击能量正相关.对比了损伤区域的仿真结果和实验结果,发现二者拟合较好.

关键词: 复合材料加筋壁板 , 冲击响应 , 有限元分析 , 损伤面积 , 冲击能量

蜂窝芯体厚度对Nomex蜂窝夹层复合材料压缩性能的影响

董鑫 , 石晓朋 , 常飞 , 王旭

机械工程材料

以NRH-2-48芳纶纸为蜂窝芯体,碳纤维层合板为面板,制备了不同芯体厚度的Nomex蜂窝夹层复合材料,通过压缩试验研究了芯体厚度对复合材料压缩性能的影响,并探讨了芯体厚度与复合材料屈曲载荷和压缩破坏载荷的关系.结果表明:随芯体厚度的增加,复合材料的屈曲载荷和破坏载荷都相应增大,当复合材料的屈曲载荷与面板的破坏载荷相同时,蜂窝芯体厚度最佳.

关键词: 蜂窝夹层复合材料 , 芯体厚度 , 压缩性能 , 屈曲载荷

损伤位置对复合材料加筋壁板剪切承载能力的影响

尹俊杰 , 常飞 , 李曙林 , 杨哲 , 石晓朋

机械工程材料

针对先进飞机上大量采用的复合材料加筋壁板结构对冲击损伤特别敏感的问题,通过对含冲击损伤复合材料加筋壁板进行剪切试验的方法,研究了不同损伤位置(目视可测损伤)对大尺寸复合材料加筋壁板剪切承载能力的影响.结果表明:损伤在两筋条之间时,离筋条中心越远,承载能力越低；蒙皮中央在较低能量冲击损伤后,破坏载荷约为完好加筋壁板的48％,损伤在筋条中心时,破坏载荷约为完好加筋壁板的84％.

关键词: 损伤位置 , 复合材料 , 加筋壁板 , 剪切承载能力

多损伤复合材料加筋壁板高周疲劳特性及剩余压缩强度

张铁军 , 李曙林 , 常飞 , 石晓朋 , 卞栋梁

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150410.006

为研究常用于飞机垂尾的复合材料加筋壁板的冲击疲劳特性,设计了该型加筋壁板多点冲击试验、高周疲劳试验及剩余压缩强度试验.讨论了不同冲击能量对筋条边缘冲击损伤的影响,及施加低应力水平的疲劳载荷后各冲击损伤区域的扩展情况,对比分析了疲劳对冲击后剩余压缩强度的影响.结果表明:40 J能量冲击后的损伤面积和凹坑深度较大,C扫描损伤形貌很不规则.100万次低应力疲劳后主损伤区附近衍生出新损伤,导致压缩破坏时产生向上、下夹具扩展的裂痕.该型加筋壁板疲劳后破坏载荷保持率为95.6％,有较好的抗冲击疲劳能力,为加筋壁板耐久性及后屈曲设计提供了思路.

关键词: 复合材料 , 加筋壁板 , 冲击损伤 , 高周疲劳特性 , 剩余压缩强度

碳纤维增强树脂基复合材料的热膨胀行为

李乐坤 , 李曙林 , 常飞 , 张铁军 , 石晓朋

机械工程材料 doi:10.11973/jxgccl201607021

采用光纤法对碳纤维增强树脂基复合材料沿纤维方向的热膨胀应变进行测试，然后分别用传统的片状模型和改进模型对复合材料沿纤维方向的热膨胀应变进行了理论计算，将计算结果与测试结果进行对比分析；之后利用改进模型和 ABAQUS 有限元软件分别计算得到了复合材料沿垂直于纤维方向的热应力，并利用有限元模拟了纤维排布对热应力的影响，得到了热应力的分布.结果表明：随着温度升高，复合材料的热膨胀应变基本呈线性增加，纤维分布集中区域的热应力可达到一般区域的1．5倍以上，应力集中现象产生于纤维与基体的接触处；与片状模型相比，改进模型计算得到的热应变与试验结果更吻合，误差小于10％，证明了改进模型的正确性和所建有限元模型的合理性.

关键词: 碳纤维 , 树脂基复合材料 , 热膨胀 , 热应力