不同纖維面層對泡沫夾層復合材料低速沖擊性能的影響

       采用玻璃纖維、碳纖維、混雜碳/Kevlar和Kevlar纖維織物為面層，自制閉孑L硬質聚氨酯泡沫芯材，通過RTM工藝制備了泡沫夾芯復合材料，分析了25J能量下的沖擊損傷程度。提出了以泡沫夾芯結構的平均損傷角度、穿透深度和最大開裂寬度作為表征試樣損傷程度的參數結果表明：25J沖擊能量下，Kevlar纖維面層泡沫夾芯試樣，沖擊載荷一時間歷程曲線峰值最高，完成一次沖擊試驗歷程最短，沖擊后試樣損傷程度最低；玻璃纖維面層泡沫夾芯試樣，低速沖擊載倚一時間歷程曲線峰值最低，沖擊后試樣損傷程度最高。

       夾芯結構復合材料具有高比剛性，高比強度，質量輕等優點，因此，在陸運、海運、航空航天及建筑等領域具有十分廣闊的應用前景。泡沫夾芯結構的抗低速沖擊門檻值和損傷后程度取決于不同纖維面層，以及芯材和纖維面層之間的性能。低速沖擊造成的損傷有時潛伏在受沖擊面層及夾芯內，從夾芯結構外表不易察覺，容易導致突發事故。面層和芯子材料是影響夾芯結構性能的關鍵，傳統蜂窩夾芯結構雖然具有較高的結構效能，但其制造和維修成本較高，對濕熱環境敏感；而閉孔硬質聚氨酯泡沫( RPUF)具有優良的抗濕熱性能，密度可調，與面層連接緊同，具有RFI/RTM/VARI等整體成型優點。Vaidya等采用VARTM工藝制備了金屬鋁泡沫夾芯結構，并分析了其在低速沖擊和間歇沖擊下的損傷程度。Hosur等研究一種3-D纖維整體填充泡沫夾芯復合材料的沖擊性能，并對其沖擊載荷一時間一能量歷程曲線做了詳細分析。Hosur等研制的微細粘土填加泡沫芯夾層結構，隨微細粘土含量的增加，耐沖擊性能有所提高。盧子興等對高密度RPUF進行沖擊測試，獲得了其動態應力一應變曲線，研究了高度對材料模量和沖擊強度的影響。鄭錫濤等對VARI工藝成型的縫合泡沫夾芯結構沖擊損傷容限進行評價，得出縫合有利于提高夾芯結構的耐沖擊性能。

       本文以玻璃、碳、混雜碳／Kevlar和Kevlar纖維織物做面層，自制RPUF芯材，利用RTM工藝一次成型整體泡沫夾芯復合材料，以泡沫夾芯復合材料的平均損傷角度、穿透深度和最大開裂寬度作為表征試樣損傷程度的參數，研究了低速沖擊性能和損傷程度，為不同纖維面層對泡沫夾芯復合材料低速沖擊性能的表述提供工程應用基礎。

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