玻璃纤维平纹编织层合板疲劳性能研究

来源 :中国民航大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiexia1987623
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玻璃纤维平纹编织复合材料由于其重量轻、比强度高、比刚度高、透波性好,在飞机雷达罩等结构中得到了广泛的应用。这些结构部位常常受变化的局部空气动力载荷作用,经常处于交变受力状态的服役环境而易导致疲劳失效,因此,研究玻璃纤维平纹编织复合材料层合板的疲劳性能,掌握其疲劳损伤规律和失效机理具有重要意义。参考ASTM D 6641标准开展玻璃纤维平纹编织层合板静态压缩性能研究。参考ASTM D 3039标准开展玻璃纤维平纹编织层合板及挖补修理件静态拉伸性能研究。基于改进的静态Hashin强度准则编写VUMAT子程序对层合板静态力学试验进行有限元模拟。结果表明:挖补修理降低了层合板静态拉伸强度和静态拉伸模量;通过有限元分析,得到了与试验一致的结论。随后采用疲劳试验机开展玻璃纤维平纹编织层合板压-压疲劳性能试验,应力比R为10。试验得出:试验件条件疲劳极限为静态压缩强度的66.3%;随着循环次数的增加,试验件刚度逐渐下降,各峰值载荷下的能量耗散逐渐增加;循环加载初期,试验件表现出强烈循环蠕变现象,高峰值载荷作用下的试验件表现出强烈循环软化行为;试验件经过循环加载抵抗变形能力得到增强;试验件断口存在四种不同失效模式,分别为纤维拉出、纤维与基体界面脱粘、基体开裂和分层。最后通过试验研究挖补修理对玻璃纤维平纹编织层合板拉-拉疲劳性能的影响,应力比R为0.1。试验得出:挖补修理降低了层合板拉-拉疲劳极限和剩余载荷;挖补修理层合板拉-拉疲劳寿命恢复程度随着载荷水平增加而减小;拟合的S-N曲线在有限寿命区具有较高可信度;经过10~6次循环加载作用后的完好件和修理件的剩余载荷均小于静态拉伸破坏载荷,且循环加载后刚度均变大了;试验件断口出现纤维断裂和基体开裂,完好件断口以纤维断裂为主,且伴有分层损伤,修理件断口补片与胶层之间发生剪切破坏导致补片与母板的明显脱粘。
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