立體點陣增強泡沫夾層復合材料力學性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)泡沫夾層結(jié)構(gòu)存在面芯粘接強度低的缺陷，抗剪切、抗剝離、抗平壓性能較弱，難以滿足裝備輕質(zhì)高強的性能要求。為此，本文開展立體點陣增強泡沫夾層結(jié)構(gòu)復合材料研究，采用有限元模擬方法設計和選擇工藝可行的點陣構(gòu)型、增強泡沫芯材，結(jié)合實驗方法研究了點陣構(gòu)型、縫合結(jié)構(gòu)和縫合紗線量等參數(shù)對該夾層結(jié)構(gòu)復合材料壓縮和彎曲性能的影響規(guī)律。主要內(nèi)容如下：
　　（1）采用有限元方法確定了新型V型構(gòu)型為立體點陣增強泡沫夾層復合材料的點陣構(gòu)型，該構(gòu)型不僅縫合

2、工藝可行，且彎曲性能優(yōu)異。
　?。?）采用真空導入模塑工藝（VIMP）制備立體點陣增強泡沫夾層復合材料，考察了點陣構(gòu)型對該夾層結(jié)構(gòu)復合材料壓縮和彎曲性能的影響。結(jié)果表明，與垂直縫合構(gòu)型相比，V型構(gòu)型增強泡沫夾層復合材料的芯材彈性模量和平壓壓縮強度分別降低了19.7％和22.6%，但彎曲剛度、彎曲破壞載荷和芯材剪切模量分別提高了26.8%、94.4%和62.7%。
　?。?）考察了面板層數(shù)對立體點陣增強泡沫夾層復合材料壓縮和彎

3、曲性能的影響。結(jié)果表明，面板鋪層由2層減為1層后，立體點陣增強泡沫夾層復合材料的芯材彈性模量、平壓壓縮強度、彎曲破壞載荷、彎曲剛度分別降低了19.7%、0.4%、17.5%和4.3%，說明面板厚度增加能夠提高點陣增強泡沫夾層復合材料的壓縮和彎曲性能。
　?。?）考察了穿透縫合對立體點陣增強泡沫夾層復合材料壓縮和彎曲性能的影響。結(jié)果表明，與穿透縫合試樣相比，未穿透縫合立體點陣增強泡沫夾層復合材料的芯材彈性模量、平壓壓縮強度、彎曲破壞

4、載荷和彎曲剛度分別降低了17.7%、21.2%、50.8%、13.7%，說明面板縫合紗線采用穿透縫合的連接方式有利于提高夾層結(jié)構(gòu)的壓縮和彎曲性能。
　?。?）考察了縫合紗線用量對立體點陣增強泡沫夾層復合材料壓縮和彎曲性能的影響。結(jié)果表明，縫合紗線用量由2束增加8束，立體點陣增強泡沫夾層復合材料Z向壓縮模量、平壓壓縮強度、彎曲破壞載荷和彎曲剛度分別增加了42.6%、24.2%、103.8%和51.9%，說明隨著縫合紗線用量的增加能夠