复合材料蜂窝夹层结构的局部脱粘缺陷修补评价-论文.pdf

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1、2014年第8期玻璃钢／复合材料67复合材料蜂窝夹层结构的局部脱粘缺陷修补评价张娅婷，陈亮，李健芳，付平俊(航天材料及工艺研究所，北京100076)摘要：对于复合材料蜂窝夹层结构中出现的局部脱粘缺陷(z≤100mm)，提出局部注射修补的方法，依托ANSYS商业有限元软件建立有限元模型，并结合试验考察局部注射修补方法对局部脱粘缺陷的修补效果。结果表明，对于局部脱粘缺陷，局部注射修补后压缩强度能达到原有的80％左右，建立的有限元模型能够较为准确地预测蜂窝夹层试样的压缩强度和破坏模式。关键词：复合材料；蜂窝夹层；脱粘缺陷；局部

2、注射修补；压缩强度中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1003—0999(2014)08—0067—05l引言构在平行于夹层板平面方向的抗压性能，侧向抗压复合材料蜂窝夹层结构通常由高强度、高刚度强度可以作为判断夹层结构承载能力的基础。通常的面板和低密度的蜂芯组成，具有重量轻、刚性大、情况下，蜂窝夹层板在受侧向压力载荷时，破坏模式耐疲劳、可设计性强等特性¨J，目前已被广泛应用于一般可以分为以下几种：夹层结构整体屈曲、面板整航空、航天等领域。碳环氧面板／蜂窝夹层结构件在体屈曲、面板断裂、面板分层、蜂芯剪切断裂以及板

3、．运载火箭上常用于大型结构承力部件，在固化过程芯脱粘。对于含板．芯脱粘缺陷的蜂窝夹层板，脱粘中由于产品结构形式、加压时间、结构胶膜等原因，区域面板的局部屈曲是其典型的破坏模式。会出现z≤lOOmm的局部脱粘缺陷，占产品可探伤2．1原材料面积的1％以内。脱粘缺陷的存在对夹层结构的力T300／648湿法预浸料、T300碳布／648湿法预学性能会造成一定的影响J，导致夹层结构的压浸料、0．05×4ram铝蜂窝夹芯，航天材料及工艺研缩强度下降明显J。文献[5]的试验表明，较小的究所生产；J47系列中温胶膜、J一22室温固化胶，黑

4、脱粘区域就会引起板一芯之间抗剥离强度的严重降龙江石油化工研究院生产。低，如当脱粘面积占整个粘合面积的3％时，板芯的2．2试样制备粘合强度只有完好结构强度的48％。2．2．1T300／648复合材料面板的制备对于大型产品来说，在保证产品整体质量的前裁取一定尺寸的T300／648湿法预浸料，按卫星提下，采取适当的修补措施，可以提高产品局部强支架面板铺层顺序[C／0／C]制作铺层板，热压罐固度，降低产品报废率，有助于节约成本。局部打孔注化，按648环氧树脂的固化工艺执行。射修补法涉及产品面积小，相比混合修补、挖补等方2．2．2

5、蜂窝夹层结构试样的制备法简单易行“。叫，对产品外观无明显影响。本文针采用碳面板、规格为0．05×4×8．8ram的无孔对碳环氧面板／蜂窝夹层结构中常出现的局部板一芯铝蜂窝夹芯及J-47系列中温固化胶膜，制作了无脱脱粘缺陷，通过将有限元计算与试验相结合，针对蜂粘缺陷试样、板一芯脱粘修补试样和板一芯脱粘试样，窝夹层结构的局部脱粘缺陷，采用局部打孔注射法每组5个试样，名义尺寸为160×60×10ram，其中对缺陷处进行修补，并对修补效果进行评价。板一芯脱粘缺陷位于试样的中心，尺寸为~b25mm，脱粘缺陷均为单面脱粘。试样固化后

6、经无损检测，进2材料与实验一步确定缺陷的位置和尺寸，圆形缺陷平均尺寸为针对蜂窝夹层结构部件的主要承力方向，拟对~b28mm，脱粘缺陷宽度占试样宽度的47％，脱粘面夹层试样进行侧向抗压强度的力学性能测试，以模积占整个试样面积的6．4％。拟实际承载环境。侧向抗压试验常用来测定夹层结根据GB／T1454-2005(夹层结构侧压性能试验收稿日期：2014-02-26本文作者还有黄智彬和张霄楠。作者简介：张娅婷(1983。)，女，硕士研究生，工程师，主要从事树脂基复合材料的成型研究。、，C&誊o．毽2014年第8期玻璃钢／复合材料

7、715修补案例[3]赵美英，孙晓波，万小朋．蜂窝夹芯结构板芯脱胶修补研究[J]．某运载火箭卫星支架是上端外径约1．2m，下端航空学报，2003，24(5)：474476．[4]泮世东，吴林志，孙雨果．含面芯界面缺陷的蜂窝夹芯板侧向压外径约1．8m的锥形碳纤维复合材料面板／铝蜂窝缩破坏模式[J]．复合材料学报，2007，24(6)：121—127．夹层结构部件，是运载火箭上面直接与卫星对接的[5]VadakkeV，CarlssonLA．Experimentalinvestigamtionofcompres-关键部件。某编号

8、卫星支架固化后经无损探伤，发sionfailureofsandwichspecimentswithface／coredebond『J]．现2处脱粘缺陷，脱粘面积分别为138X55mm和75CompositesPartB，2004，35：583-590．X30mm，约占产品总面积的0．32％，按照本文介绍[6]邹国发，