【摘 要】
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碳纤维泡沫夹芯复合材料的增强体为碳纤维,基体为树脂,中间夹层为泡沫,三者作为一个整体发挥出了轻质高强等优异性能。但在实际生活中,碳纤维泡沫夹芯复合材料经常遭到各种外来物的冲击,比如:砂石,冰雹等。这些可见或者不可见的冲击损伤都会造成碳纤维泡沫夹芯复合材料的力学性能大大下降,而缝合能够增强复合材料的抗冲击性能。因此,有必要对碳纤维泡沫夹芯复合材料进行缝合。本文开展了以下研究工作:首先采用改进的锁式缝
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（51763016,51875201）； 江西省创新驱动“5511”工程科技创新人才项目（20165BCB18012）；
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碳纤维泡沫夹芯复合材料的增强体为碳纤维,基体为树脂,中间夹层为泡沫,三者作为一个整体发挥出了轻质高强等优异性能。但在实际生活中,碳纤维泡沫夹芯复合材料经常遭到各种外来物的冲击,比如:砂石,冰雹等。这些可见或者不可见的冲击损伤都会造成碳纤维泡沫夹芯复合材料的力学性能大大下降,而缝合能够增强复合材料的抗冲击性能。因此,有必要对碳纤维泡沫夹芯复合材料进行缝合。本文开展了以下研究工作:首先采用改进的锁式缝合方式对碳纤维泡沫夹芯复合材料进行缝合,并利用VARTM成型工艺制备了[±45~0/0~0/90~0],[±45~0]2,[0~0/90~0]2三种铺层方式的缝合/未缝合碳纤维泡沫夹芯板。为了探究缝合对碳纤维泡沫夹芯复合材料力学性能的影响,对[±45~0/0~0/90~0]铺层方式的缝合/未缝合碳纤维泡沫夹芯板进行了多种冲击能量下的低速冲击实验,利用超声C扫描检测碳纤维泡沫夹芯的内部损伤大小。并利用深度测量仪测量冲击表面的凹坑深度,用origin软件拟合出了表征缝合/未缝合碳纤维泡沫夹芯板损伤阻抗性能的凹坑深度-冲击能量曲线。最后对缝合/未缝合碳纤维泡沫夹芯板进行了冲击后压缩实验,并用origin软件拟合出了表征缝合/未缝合碳纤维泡沫夹芯板损伤容限性能的剩余压缩强度CAI-凹坑深度曲线。结果表明:缝合能够增强碳纤维泡沫夹芯复合材料的抗冲击性能以及冲击后压缩性能。表征损伤阻抗性能的曲线上存在拐点:未缝合的拐点在冲击能量7.6J,凹坑深度1.582mm处;缝合的拐点在8.8J,凹坑深度1.396mm处。表征损伤容限性能的曲线上也存在拐点:未缝合的拐点在凹坑深度1.5mm处,缝合的拐点在凹坑深度1.38mm处。表征损伤阻抗性能曲线上的拐点和表征损伤容限性能曲线上的拐点具有一致性。为了探究纤维铺层方式对碳纤维泡沫夹芯复合材料力学性能的影响,对[±45~0/0~0/90~0],[±45~0]2,[0~0/90~0]2三种铺层方式的缝合/未缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料进行了低速冲击实验,利用超声C扫描检测碳纤维泡沫夹芯的内部损伤大小,最后对三种铺层方式的缝合/未缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料进行了冲击后压缩实验。结果表明:缝合/未缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的实验结论具有一致性。[±45~0]2铺层方式的碳纤维泡沫夹芯复合材料抗冲击性能以及冲击后压缩性能最好,[±45~0/0~0/90~0]铺层方式居中,[0~0/90~0]2铺层方式最差。（±45~0）铺层角度相较于（0~0/90~0）铺层角度能够增强碳纤维泡沫夹芯板的抗冲击性能以及压缩性能。
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