为了发展复合材料层压板在小质量物体冲击下损伤性能的测试技术,研制了小质量冲击试验机。试验机通过扳手带动扭簧储存能量,再由扭簧驱动摇臂和冲头产生冲击。冲击过程中冲头和摇臂处于近似分离状态,可模拟自由小质量物体产生的冲击,使用光纤传感器以测量冲击速度,冲击速度可达30 m/s,冲击能量可达15J。通过测量冲击头轴向应变、轴向加速度和冲击点挠度得到接触力。首先进行冲击力传感器的试验,进行应变片和加速度传感器的标定,结果显示,冲击头的轴向振动和加速度传感器谐振会明显干扰测量信号,采用滤波技术后,冲击头的应变和加速度响应可以有效地测量冲击接触力;应变片信号的标定系数不唯一,当冲击头结构发生改变时,如增加了螺纹孔,需要重新标定应变信号。对层压板进行多个能量下的冲击试验,结果表明,在无损情况下,用层压板的冲击点挠度反推接触力,结果与试验结果吻合;当产生明显分层损伤时,通过应变、加速度传感器和层压板挠度测量的接触力在特定值处会明显下降,随后可能继续升高,这可作为小质量冲击分层阈值力的识别方法;而在冲击点速度信号采样率足够的情况下,在分层时速度也会产生突降。相同冲击能量下的小质量冲击,冲击头质量越小,其冲击接触力越大,层压板的损伤面积越大。由于大、小质量冲击损伤形式不一样,因此两者的剩余压缩强度与损伤宽度关系不一定有可比性,而且小质量冲击下凹坑不明显,存在安全隐患。进行中等质量冲击,应变受冲击头自身干扰较大,接触力测量不准确;使用加速度传感器测量接触力较合适。其应变片信号和加速度传感器信号不能明显显示出分层事件。