碳/芳纶混杂纤维增强波纹夹芯结构低速冲击性能

作者：习涛; 倪爱清; 张笑梅; 李想; 王继辉

来源：复合材料学报, 2022, 40(02): 1-10.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20220317.001

• 波纹夹芯结构
• 混杂纤维
• 低速冲击
• 剩余压缩强度
• 无损检测

采用碳纤维和芳纶纤维增强复合材料对波纹夹芯结构的面板进行层间混杂铺层设计，通过真空辅助树脂灌注（VARI）成型工艺制备混杂波纹夹芯结构。在60J、80J和100J三种不同冲击能量下，研究了面板混杂铺层方式对波纹夹芯结构低速冲击性能及冲击后压缩强度的影响，并利用超声C扫和工业CT断层成像两种无损检测技术对波纹夹芯结构的冲击损伤机理进行了分析。结果表明：冲击能量较低时，波纹夹芯结构的吸收能量基本不受面板的混杂铺层方式影响，而凹坑深度随表层碳纤维层数增加而减少。冲击能量较高时，面板为分层式混杂（碳/芳纶纤维单层交替铺层）的波纹夹芯结构的抗冲击性能最好，纤维断裂损伤和层间分层主要发生在试样表层，但损伤面积较大；面板为夹层式混杂（以碳纤维为蒙皮、芳纶纤维为芯材）的波纹夹芯结构具有较高的吸收能量，整个上面板的纤维都发生了断裂破坏，但损伤面积较小。碳/芳纶混杂波纹夹芯结构的面板采用分层式和夹层式的混杂铺层设计时，具有较高的冲击后压缩强度。

• 单位
  武汉理工大学; 洛阳船舶材料研究所; 材料复合新技术国家重点实验室