·综述·
碳纤维/环氧树脂层压板的冲击损伤
，张阿樱1,2
张东兴1
李地红'
肖海英！
（1哈尔滨工业大学，哈尔滨150001）(2哈尔滨学院，哈尔滨150086）
贾近
文摘介绍了碳纤维/环氧树脂层压板冲击试验方法、低速冲击损伤模式、损伤破坏检测方法，总结了近年来冲击后剩余强度、疲劳性能及有限元数值模拟方面的研究进展，并对复合材料冲击方面进一步的研究进行了展望。
关键词复合材料，低速冲击，损伤，余强度，疲劳寿命
ImpactDamageofCarbonFiberReinforcedEpoxyLaminates
Zhang A'ying'-2
Zhang DongxingLiDihong'
XiaoHaiying
(1 Harbin Institute of Technology,Harbin 150001)
(2 Harbin University,Harbin 150086)
Jia Jin'
Abstract Impact test method, damage mode of impact with low velocity, damage failure detection method of carbon fiber reinforced epoxy laminates are described,research advances in residual strength and fatigue properties af-ter impact and finite element numerical simulation are also summarized. Further studies of the impact of composite materials are prospected.
Key wordsComposites,Impact with low velocity,Damage,Residual strength,Fatigue life
1引言
复合材料结构飞机在服役过程中常碰到冲击问题，如维修中不慎掉落的工具、设备撞击等低速冲击；或者跑道上溅起的沙石、冰苞、飞鸟撞击等高速冲击。由于复合材料对冲击比较敏感，受到冲击后容易产生损伤。高能量或中等能量冲击会造成复合材料结构的穿透或侵人，这些损伤破坏是容易被检测出来并进行修补的。而复合材料结构受到低能冲击后，表面损伤一般较小，甚至目视难以直接观察到(BVID），但是层压板内部和冲击内表面往往会发生基体开裂、基体挤压破坏、分层和纤维挤压、纤维断裂等微观损伤。这些内部损伤破坏将使层合结构的力学性能严重退化，强度可削弱35%=40%【0]，从而导致层合结构承载能力大大降低，形成严重安全隐患。因此，研究复合材料层压板的低速冲击损伤及冲击后的力学性能具有重要的理论意义与工程价值。
国内外的学者分别分析了冲头直径、形状，冲击角度，冲击物质量、材料，冲击能量（速度），层合结构的铺层方式对冲击损伤破坏的影响[2-5]。同时对复
收稿日期：2010-04-06
合材料层合结构低速冲击损伤模式[5-9]、冲击后剩余强度[4-5,10-13]、疲劳寿命[5,14-18]及冲击损伤数值模拟[5-6,19-28]进行了大量试验研究。
2冲击试验研究 2.1冲击试验
冲击试验研究大部分以半圆头落锤或落重及摆锤模拟制造和维修时工具掉落对复合材料层合结构造成的冲击；以空气枪（gasgun）模拟飞机起飞及降落时跑道上碎石飞溅或冰苞对机体所造成的冲击破坏。
结果表明，冲头的形状对冲击后层板的疲劳寿命有很大的影响，在相同的冲击能量作用下，冲头形状越尖锐，冲击后的疲劳寿命降低越多(2-3)。在相同冲击吸收功条件下，冲击物越硬，层压板各铺层的损伤面积越大，层压板内部的损伤程度越严重，其剩余拉伸强度越低。受不同材料的冲头冲击后，层压板的整
板损伤形状、模式、面积差别不大[4)。 2.2低速冲击损伤模式
由于层合结构宏观上的各向异性，细观上的多相非均质性及呈层性，其损伤破坏模式完全不同于各向
作者简介；张阿要，1973年出生，工程师，博士研究生，主要从事树脂基复合材料力学性能方面的研究。E-msil;aying@sins.com
http://www.yhclgy.com宇航材料工艺2010年第5期万方数据