復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)低速沖擊后的滲漏性能

陳琪，關(guān)志東，何為，冀趙杰，田承志

復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)低速沖擊后的滲漏性能

陳琪1，關(guān)志東1，何為1，冀趙杰1，田承志2

(1.北京航空航天大學(xué)，北京100191;2.錦州漢拿電機(jī)有限公司，遼寧錦州121013)

對復(fù)合材料貯箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行低速沖擊試驗，并測試沖擊后貯箱結(jié)構(gòu)的滲漏性能。試驗結(jié)果表明，當(dāng)層板內(nèi)部的基體損傷和分層損傷構(gòu)成貫穿的通路后即導(dǎo)致貯箱滲漏，并且貯箱結(jié)構(gòu)的沖擊能量滲漏門檻值介于23～25J之間。在試驗基礎(chǔ)上建立了有限元模型以分析沖擊后貯箱結(jié)構(gòu)的內(nèi)部損傷情況，并判斷結(jié)構(gòu)是否滲漏，計算結(jié)果與試驗吻合良好。在計算模型的基礎(chǔ)上對曲面貯箱結(jié)構(gòu)的沖擊滲漏性能進(jìn)行分析。

復(fù)合材料;貯箱;低速沖擊;滲漏;有限元分析

先進(jìn)復(fù)合材料與傳統(tǒng)金屬材料相比，具有比強(qiáng)度和比剛度高、可設(shè)計性強(qiáng)、疲勞性能好、耐腐蝕等許多優(yōu)異特性，將其用于飛行器結(jié)構(gòu)上，可使結(jié)構(gòu)減重20%～30%［1］。早在上世紀(jì)80年代末，美國Delta，DC-X/DC-XA系列航天器的生產(chǎn)廠家McDonnell Douglas Aerospace就開始了對石墨纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料貯箱的研究［2］，現(xiàn)階段我國航天領(lǐng)域的推進(jìn)劑貯箱結(jié)構(gòu)大都由金屬材料制備而成。研究表明［3］，相比于鋁鋰合金材料，碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料可使液氧貯箱減重27%，因此復(fù)合材料貯箱具有巨大的應(yīng)用前景。

對于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，層內(nèi)基體開裂與層間分層是主要的損傷形式，特別是在遇到面外小能量沖擊時，表面無明顯損傷，但內(nèi)部卻出現(xiàn)了分層。這是制約復(fù)合材料應(yīng)用的重要因素。……