探究泡沫夹层结构复合材料应用现状论文(第2页)
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近年来国内外学者对Z向增强泡沫夹层结构的力学性能进行了研究。Z向增强泡沫夹层结构复合材料性能远高于普通夹层结构复合材料,并优于相同密度的蜂窝夹层结构,而结构重量低于蜂窝夹层结构,其效益成本很高,是一种理想的航空用夹层结构复合材料。X—cor泡沫夹层结构是采用Z—pinning技术增强的新型夹层结构[9] ,很大程度上弥补了空白泡沫夹层结构的不足。单杭英等[10] 通过剪切性能考察了Z—pin对泡沫夹层结构的增强效果,对比X—cor夹层结构与相同材料同尺寸的未增强件和去除泡沫的夹层结构,分析研究了剪切刚度和剪切强度试验值和理论值的对比情况。K—cor增强泡沫夹层结构是采用Z—pin技术对传统泡沫夹层结构进行纵向增强的一种新型复合材料,具有比蜂窝夹层结构及传统X—cor夹层结构更优越的性能。郑莹莹[11] 研究了环氧K—cor夹层结构中不完全固化Z—pin的拉挤成型工艺及其压弯工艺;采用滚筒剥离测试显示K—cor增强泡沫夹层结构滚筒剥离强度远远大于X—cor增强泡沫夹层结构及空白泡沫夹层结构。
采用缝合工艺能提高泡沫夹层结构的面外性能和层间性能,杨慧等[12—13] 研究了缝合复合材料泡沫夹层结构的结构稳定性和层间剪切性能。通过压缩稳定性试验研究了未缝合泡沫夹层结构和不同缝合密度的缝合泡沫夹层结构的稳定性,结果表明缝合会降低泡沫夹层结构的稳定性,缝合密度增加时,泡沫夹层结构稳定性性能降低。通过层间剪切试验研究不同缝合密度下单向带面板和织物面板复合材料泡沫夹层结构的层间剪切强度及其变化规律,缝合泡沫夹层结构最大剪切载荷和层间剪切强度均优于未缝合泡沫夹层结构的,且层间剪切性能随着缝合密度的增加而增加。赖家美等[14] 采用改进锁式缝合方法,真空辅助树脂传递模(VARTM)工艺制备缝合泡沫夹层结构复合材料,对其进行了三点弯曲测试,在缝合密度较大和纤维层较多的情况下,弯曲性能优异。实验表明采用缝合泡沫夹层结构可以提高复合材料的弯曲性能。格构腹板增强型泡沫夹层结构也能提高泡沫夹层结构力学性能。格构腹板增强型泡沫夹层结构是将块状芯材按规则排布,以适当方式在块状芯材之间填放玻纤布,通过导入树脂固化后形成格构腹板结构。腹板能够显著增强了芯材的抗剪性能,提高了结构的刚度、面板与芯材的抗剥离能力,以及结构的整体承载能力。洪俊青[15] 等研究了格构腹板增强型泡沫复合材料夹层结构腹板平面内屈曲分析,研究了在平面内荷载作用下,腹板间距、腹板高度、泡沫芯材弹性模量等因素对格构腹板增强型泡沫夹层结构腹板屈曲性能的影响。黄翔等[16] 基于有限元分析软件建立了考虑斜坡过渡区面板铺层递减的泡沫夹层结构的有限元模型,研究了泡沫夹层结构在单轴压缩载荷作用下的力学行为,泡沫夹层结构坡度角在25°~30°时能够达到提高结构承载能力及减轻结构质量的双重目的。
在工程应用中,复合材料泡沫夹层结构很容易遭受各种外来物体的冲击,尤其是低速冲击。低速冲击引起的冲击损伤将引起复合材料泡沫夹层结构刚度及强度的急剧下降,从而对复合材料泡沫夹层结构的安全性产生威胁。王杰[17] 以碳纤维平纹织物层压板为面板,以PUR泡沫为夹芯的复合材料夹层结构的低速冲击及冲击后压缩性能进行了实验和数值研究。
万玉敏等[18] 采用碳纤维增强环氧树脂预浸料铺层作为泡沫夹层复合材料的面板,PMI泡沫作为芯材制得泡沫夹层复合材料,对比同样材料的复合材料层合板,泡沫夹层复合材料的抗冲击能力明显优于复合材料层合板。李默[19] 研究了不同铺设角度面板/泡沫夹芯复合材料准静态侵彻和低速冲击性质实验和数据,为泡沫夹芯复合材料应用于T型梁、壳和平板等工程结构的防冲击提供了理论参考。冯维超等[20] 针对泡沫夹层结构箱盖受燃气流冲击的破坏形式进行了实验和数值分析建立了三维渐进损伤模型,揭示了在冲击条件下层合板、泡沫和胶层的损伤破坏形式。
2。2 泡沫夹层结构其他性能的研究
PMI泡沫复合材料具有众多优良特性被广泛应用于航天航空、军工、船舶、汽车及高速列车等各个领域。PMI泡沫塑料是一种轻质硬质泡沫塑料,具有100%的闭孔结构,比交联聚氯乙烯(XPVC)、聚氨酯(PUR)等硬质泡沫塑料具有更高的强度、模量和抗蠕变性能,是目前耐热性最好的刚性结构泡沫塑料之一。PMI泡沫塑料又是一种低介电材料,张乐等[21] 研究了PMI泡沫夹层结构中PMI泡沫塑料的密度和厚度对夹层结构的高频介电性能的影响。

