Page 30 - 理化检验-物理分册2023年第一期

史耀辉, 等: 分层缺陷深度对复合材料层合板力学性能的影响

样) 抗压强度的44% ; 分层缺陷在试样的4~7层相邻 强度几乎无影响; 当分层缺陷的深度小于板厚的
的两层间( 即分层缺陷深度大于板厚的1 / 4 ) 时, 分层 1 / 4时, 正向弯曲比反向弯曲的抗弯强度大约11% ;
缺陷深度对层合板的抗压强度影响较小, 分层缺陷试 当分层缺陷的深度大于板厚的1 / 4时, 弯曲状态对
样的抗压强度不小于正常试样抗压强度的75% 。 层合板的抗弯强度无明显影响, 正向弯曲时最多可
使层合板的抗弯强度减少28% , 反向弯曲时最多可
使层合板的抗弯强度减少50% 。

3 综合分析

当分层缺陷靠近层合板的外表面时, 分层缺陷
与层合板表面间形成了一个较薄的板状结构, 层合
板易发生局部屈曲, 层合板的有效承载面积减小, 导
致整个结构的承压载荷减小; 当分层缺陷靠近层合
板的中性面时, 分层缺陷与层合板表面间形成的薄
图5 分层缺陷深度与层合板抗压强度的关系
板厚度较大, 局部屈曲后层合板的整体承载面积减
2.3 对抗拉强度的影响
小; 随着分层缺陷与层合板表面间形成的薄板厚度
分层缺陷深度与层合板抗拉强度的关系如图6
不断增大, 整个板出现局部屈曲所需的载荷变大, 当
所示。由图6可知: 分层缺陷试样与正常试样的抗
出现局部屈曲所需载荷接近层合板整体破坏的载荷
拉强度比均大于75% , 说明分层缺陷深度对层合板
时, 层合板无局部屈曲, 直接发生破坏, 此时分层缺
的抗拉强度无明显影响。
陷试样的抗压强度接近正常试样的抗压强度。受拉
伸载荷时, 层合板全程无局部屈曲现象, 因此分层缺
陷对层合板的抗拉强度影响较小。
4 结论

( 1 ) 当分层缺陷区域直径为19mm , 且深度大于板

厚的1 / 4时, 分层缺陷对层合板的力学性能影响不大。

( 2 )当分层缺陷区域直径为19mm , 且深度小

于板厚的1 / 4时, 层合板应避免受到压缩载荷。
图6 分层缺陷深度与层合板抗拉强度的关系 参考文献:
2.4 对抗弯强度的影响
[ 1 ] 邱春图, 樊尉勋, 邹振民, 等. 分层缺陷对复合材料加
分层缺陷深度与层合板抗弯强度的关系如图7
所示。由图7可知: 当分层缺陷位于层合板受拉一 筋层压板压缩强度的影响[ J ] . 飞机设计, 2006 , 26

侧( 正向弯曲) 或受压一侧( 反向弯曲) 时, 分层缺陷 ( 2 ): 16-20.

深度对试样的抗弯强度影响有着相似的规律; 当分 [ 2 ] SHORT G J , GUILD F J , PAVIER M J.

层缺陷位于层合板中性面时, 缺陷对层合板的抗弯 Delaminationsinflatandcurvedcom p ositelaminates

sub j ected to com p ressive load [ J ] . Com p osite

Structures , 2002 , 58 ( 2 ): 249-258.
[ 3 ] 陈群志, 关志东, 王进, 等. 分层缺陷对复合材料结构
疲劳寿命影响研究[ J ] . 机械强度, 2004 , 26 ( 增刊1 ):

121-123.
[ 4 ] 崔海涛, 郝勇, 温卫东. 含孔复合材料层合板逐渐损伤
破坏分析[ J ] . 理化检验( 物理分册), 2002 , 38 ( 4 ):

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[ 5 ] 肖志斌, 武丽丽, 裘雄伟, 等. 数字图像相关法在复合
材料研究中的应用进展[ J ] . 理化检验( 物理分册),
图7 分层缺陷深度与层合板抗弯强度的关系
2021 , 57 ( 5 ): 39-45. ( 下转第42页)
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