复合材料蜂窝夹芯结构低速冲击后疲劳特性试验研究

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复合材料蜂窝夹芯结构因其具有抗弯性能强、耐腐蚀、轻质等特点而应用于整流罩、雷达罩等结构部位。雷达罩结构在服役期间常处于受压状态且容易受到低速冲击载荷的作用,在循环载荷的作用下蜂窝夹芯结构极易突然断裂进而失去承载能力造成严重事故。因此,对蜂窝夹芯结构的抗低速冲击性能、含冲击损伤蜂窝夹芯结构及其修理后的压-压疲劳特性的研究具有重要意义。在三种工况下(冲头直径25.4mm、冲头直径38.1mm、冲头直径50.8mm)对蜂窝夹芯结构进行低速冲击试验研究不同冲击条件下蜂窝夹芯结构的抗冲击性能。随后对无损试件、含冲击损伤试件及修理件进行静态压缩试验研究含冲击损伤试件及修理件的压缩性能。最后以试件平均静强度为基准设置相应的载荷水平对无损试件、含冲击损伤试件及修理件进行压-压疲劳试验研究含冲击损伤试件及修理件的疲劳特性。得出如下结论:蜂窝夹芯结构受低速冲击时的动态响应和损伤特征具有明显的局部性,峰值载荷随冲头直径的增大而增加,三种工况下的冲击载荷-位移曲线之间的变化趋势相似、吸能-时间曲线之间的变化趋势也相似。低速冲击严重降低蜂窝夹芯结构的承载能力,剩余强度随冲头直径的增加而下降,面板失效引起蜂窝夹芯结构的失稳破坏。含冲击损伤试件及修理件的疲劳破坏模式和静力试验的相似,破坏模式均为失稳破坏。冲头直径的增加导致条件疲劳极限不断降低,受损严重的试件维修后的条件疲劳极限增加幅度不明显。指数函数模型的拟合精度高于幂函数模型的,两种模型拟合的S-N曲线均能够有效预估试件的疲劳寿命。
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