聚合物基复合材料低速冲击损伤的研究进展

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1、聚合物基复合材料低速冲击损伤的研究进展肖琳王冠辉邱思贾近肖海英张东兴哈尔滨工业大学材料科学与工程学院聚合物棊复合材料具有许多优异的性能，如比强度高和耐疲劳等，因此，被广泛应用于各个领域.然而，在其服役过程中，会受到低速冲击作用而产生明显或潸在损伤，易导致应力集中，形成安全隐患.为此，国内外科研人员对此展开了多方面的研究工作.木文综述了聚合物基复合材料低速冲击损伤及环境和材料结构对其影响的研宄现状，归纳了环境作用后聚合物基复合材料的冲击损伤机理，总结丫国内外对冲击损伤的测试与评估方法，对比/不同有限元模拟软件的分析方法，指出了目前研宂

2、中存在的问题，并展望了未来需要着重开展的研宂方向.关键词：聚合物基复合材料;低速冲击;无损检测;损伤评估;有限元分析;••肖琳（1988—），女，；张东兴（1962—），男，教授，生导师，.基金：黑龙江省自然科学基金资助项目（E2013n）DevelopmentondamageoflowvelocityimpactonpolymermatrixcompositesXIAOLinWANGGuanhuiQIUSiJIAJinXIAOHaiyingZHANGDongxingSchoolofMaterialsScienceandEngine

3、ering,HarbinInstituteofTechnology;Abstract：Thepolymercompositescanbewidelyusedinmanyfieldsduetotheiramazingproperties,suchashighstrength-weightratio,anti-fatigueandsoon.However,someobviousorpotentialdamage,whichcancasestressconcentrationandinducesafetyhazard,maybegener

4、atedbylowvelocityimpactduringtheserviceprocessofthematerials.Thusmanyresearchershavefocusedonthisproblem.Inthispaper,thecurrentsituationoftheeffectofvariousenvironmentandcompositestructuresonthelowvelocityimpactdamageofpolymermatrixcompositesissummarized.Thedevelopment

5、oftheimpactdamageassessmentandfiniteelementanalysisareillustrated.Theimpactdamagemechanismofcompositesisclarified.ThemethodsandtechnologyofimpactdamageassessmentaresummarizedThedifferentanalysismethodsoffiniteelementsoftwaresarecompared.Inaddition,theproblemsexistingin

6、thecurrentresearchesarepresented.Tntheend,thedevelopingtrendandpromisingresearchtopicsaresuggested.Keyword：polymermatrixcomposites;lowvelocityimpact;influencingfactors;damageassessment;finiteelementanalysis;聚合物棊复合材料具有比强度高、比模量高、耐疲劳、耐腐蚀、电绝缘性能好、热膨胀系数低、异热率低、抗热冲击等优点，既满足常规环境

7、下的使用，也可用于高温、低温、高湿以及腐蚀性等特殊环境下的应用同时，聚合物基复合材料也存在一些缺点，如抗冲击性能、耐候性差，低温下易脆断随着应用范围不断扩展，环境、结构对聚合物基复合材料性能的影响也日益突出，致使材料在使用过程屮出现损伤的现象.另外，由于聚合物棊复合材料结构的各向异性，其损伤模式较为复杂，且在很多情况下多种损伤模式共存.因此，研宄聚合物基复合材料在不同环境下的损伤具有重要意义.由聚合物基复合材料构成的飞行器部件，在服役中会受到修理工只掉落、跑道上的砂石、冰雹、雨滴和其他物体的低速冲击包1，所造成的损伤往往很难用肉眼发

8、现.这些损伤在受到应力作用后逐步扩展，造成材料力学性能减退，进而导致材料失效，形成重大安全隐患.国内外学者对聚合物基复合材料的低速冲击损伤进行了大量研宄［7-10］，包括不同温度、湿度等环境下材料老化对其抗冲击性能的影响，冲击角度、冲