【摘 要】
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本文在广泛文献调研的基础上,对树脂基纤维增强复合材料动态力学性能和抗弹性能相关领域研究的研究现状进行了综述。 本文对基于分离Hopkinson杆的树脂基纤维增强复合材料
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本文在广泛文献调研的基础上,对树脂基纤维增强复合材料动态力学性能和抗弹性能相关领域研究的研究现状进行了综述。
本文对基于分离Hopkinson杆的树脂基纤维增强复合材料和纤维束高应变率(<1041/s)拉伸实验技术进行了研究讨论,对加载杆中影响应力波波形分析的所有干扰波进行了较系统地定量研究。研究显示,复合材料和纤维束试样的设计和制备、在冲击载荷下的样/杆连接以及有效冲击信号的获得等技术是动态拉伸试验的关键。同时,本文通过爆炸自由膨胀实验技术,采用特殊的薄环试样,对树脂基纤维增强复合材料在超高应变率(>104/s)下进行了冲击拉伸实验研究。通过自由膨胀环实验,得到了一些芳纶纤维、玻璃纤维、碳纤维等树脂基纤维增强复合材料在超高应变率下的冲击拉伸试验数据,在实验中应用了简便的应变片电测技术,并优化了装药和试样环的设计。
本文对芳纶和E玻璃纤维织物和单向布0/90°铺层的热固基和热塑基复合材料层板的动态力学性能进行了表征。表征结果说明复合材料在冲击剪切过程中吸收的能量比具有高强度大变形的冲击拉伸吸能要低。动态断裂吸收能密度Uc能同时反映断裂强度和变形的影响,因此是复合材料动态力学性能的一个综合表征参量。
采用钢质和钨合金球形、柱状碎片模拟弹对芳纶和E玻璃纤维增强的不同厚度和基体的复合材料板进行射击试验,抗弹试验显示,在贯穿和弹道极限速度条件下,不论是热固基还是热塑基的玻纤增强复合材料,其抗弹能力随着冲击速度的增加而增强。热固基芳纶增强复合材料的抗弹性能和玻纤的类似,而热塑基芳纶增强复合材料的抗弹比吸能随着冲击速度的增大几乎没有变化。对本文中的所有试验板,抗弹比吸能对板厚的变化基本不敏感。对复合材料弹道性能起关键影响的不但有应变率效应,而且还有复合材料的界面效应。
本文在对复合材料抗弹性能和高应变率下力学性能分析的基础上,建立了与动态性能相关的热固基复合材料半经验侵彻破坏模型,计算结果和实验有较好的一致性。最后,对全文进行了总结和展望。
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