复合材料的低速冲击特性与损伤模式课件.ppt

1、讲稿人：讲稿人：闫华杰闫华杰 指导教师：王吉会指导教师：王吉会Contentsn损伤相关概念n损伤分类n复合材料的低速冲击特性与损伤模式相关概念相关概念n损伤：在外载和环境的作用下，由于细观结构的缺陷（如微裂纹、微空洞）引起的材料与结构的劣化过程，称为损伤。n损伤力学：研究含损伤材料的性质（应力、应变），以及在变形过程中损伤的演化发展直至破坏（微裂纹的萌生、扩展或演变、体积元的破裂、宏观裂纹形成、裂纹的稳定扩展和失稳扩展）力学过程的学科。损伤分类损伤分类宏观（变形状态）：宏观（变形状态）：弹性损伤弹性损伤弹塑性损伤弹塑性损伤蠕变损伤蠕变损伤疲劳损伤疲劳损伤微观（损伤形式）：微观（损伤形式）：微

2、裂纹损伤（微裂纹损伤（micro-crack）微孔洞损伤（微孔洞损伤（micro-void）剪切带损伤（剪切带损伤（shear bond）界面（界面（interface）n 损伤力学旨在建立受损材料的本构关系、解释材料的破坏机理、建立损伤的演变方程、计算构件的损伤程度、从而达到预估其剩余寿命的目的。复合材料的低速冲击特性与损伤模式复合材料的低速冲击特性与损伤模式n查阅了与之相关的文献，具体实验如下：n采用以PBT(poly butylene terephthalate)为基体、双向编织的平纹玄武岩纤维布为增强基的复合材料层合板。文中落锤冲击试验过程根ASTM实验标准执行，试样尺寸为120mm1

3、20mm，冲头为直径12.7mm的球头，在落锤试验机上通过改变落锤的高度来调节冲击能量，其中冲头的质量为16kg，分别对试样施加100J和50J的冲击能量。实验设备实验设备n对于复合材料层合板来说，主要是通过弹塑性变形和损伤来吸收冲击动能，而损伤失效模式主要表征为穿透、侵入、基体开裂、基体挤压、纤维断裂和分层等。n设置两个冲击能量，大小分别为50J和100J。当冲击能量为50J时，复合材料呈现为侵入损伤模式;当冲击能量为100J时，复合材料呈现为穿透损伤模式。侵入损伤的典型曲线侵入损伤的典型曲线冲头位移速度能量以及冲头位移速度能量以及接触力随时间位移的变化曲线。接触力随时间位移的变化曲线。穿透损伤的典型曲线穿透损伤的典型曲线冲头位移速度能量以及冲头位移速度能量以及接触力随时间位移的变化曲线。接触力随时间位移的变化曲线。n冲击实验结果显示:冲击能量的大小直接影响了复合材料对应的损伤模式冲击能量为50 J时，复合材料呈侵入损伤;冲击能量为100J时，复合材料呈穿透损伤，且侵入损伤呈闭环特性，能量比率小于1；而穿透损伤呈开环特性，能量比率等于1。