K-cor夾層結(jié)構(gòu)濕熱環(huán)境力學(xué)性能及其影響研究.pdf

1、K-cor結(jié)構(gòu)是應(yīng)用Z-pin技術(shù)增強(qiáng)的一種新型高性能夾層結(jié)構(gòu)，更好的滿足了航空航天輕質(zhì)高強(qiáng)的需求。目前國內(nèi)外對(duì) K-cor結(jié)構(gòu)在工程應(yīng)用過程中濕熱環(huán)境影響研究報(bào)道較少。本文針對(duì)K-cor結(jié)構(gòu)在濕熱、低速?zèng)_擊以及濕熱下低速?zèng)_擊的力學(xué)性能變化，研究Z-pin的增強(qiáng)機(jī)制、結(jié)構(gòu)的損傷機(jī)理以及失效模式，以便設(shè)計(jì)綜合性能優(yōu)異的K-cor夾層結(jié)構(gòu)。
　　研究了Z-pin植入與面板鋪層角度對(duì)K-cor結(jié)構(gòu)吸濕性的影響，結(jié)果表明：Z-pin的植入

2、并不會(huì)影響 K-cor結(jié)構(gòu)的吸濕性，反而會(huì)提高結(jié)構(gòu)的界面結(jié)合強(qiáng)度，增加尺寸穩(wěn)定性；在水汽濃度較大的情況下，面板鋪層角度變化越小，結(jié)構(gòu)的吸濕增重率越低。
　　采用三點(diǎn)彎曲和壓縮性能試驗(yàn)來研究濕熱后 K-cor結(jié)構(gòu)芯材力學(xué)性能的變化，結(jié)果表明：Z-pin植入密度的增加能明顯提高濕熱前后試樣三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度，且具有較高的強(qiáng)度保持率，Z-pin密度為12mm×12mm的K-cor夾層結(jié)構(gòu)濕熱處理試樣的三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度比未濕熱處理空白試樣

3、的要高11.1％，8mm×8mm K-cor濕熱處理試樣的芯部壓縮強(qiáng)度比未濕熱處理空白夾層結(jié)構(gòu)試樣要高17.5%，體現(xiàn)出K-cor夾層結(jié)構(gòu)優(yōu)異的抗?jié)駸嵝阅埽籞-pin植入角度的減小能明顯提高試樣濕熱處理前后的壓縮強(qiáng)度，0°植入的K-cor試樣濕熱處理后芯部的壓縮強(qiáng)度基本上與40°植入的K-cor試樣未濕熱處理基本相同，但植入角度對(duì)三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度影響較小。
　　利用落錘沖擊開展 K-cor夾層結(jié)構(gòu)的低速?zèng)_擊試驗(yàn)，并結(jié)合紅外無損檢測(cè)和剩

4、余壓縮強(qiáng)度（CAI）試驗(yàn)，研究K-cor結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能。結(jié)果表明：K-cor夾層結(jié)構(gòu)的芯材越厚，則其沖擊損傷面積越大，但剩余強(qiáng)度保持率越高；Z-pin折彎長度在不超過植入間距的前提下增長，能顯著的降低 K-cor結(jié)構(gòu)沖擊后的損傷面積，提高剩余壓縮強(qiáng)度；在相同芯材密度的情況下，提高 Z-pin的折彎長度比增大植入密度更有利于減少 K-cor試樣沖擊后的損傷面積，提高試樣的剩余壓縮強(qiáng)度和其強(qiáng)度保持率。另外沖頭參數(shù)為10mm/1.28Kg的

5、落錘比沖頭參數(shù)為12.5mm/2Kg的落錘對(duì)K-cor結(jié)構(gòu)造成的沖擊損傷更為嚴(yán)重。
　　綜合考慮濕熱環(huán)境以及低速?zèng)_擊對(duì)K-cor結(jié)構(gòu)性能的影響，設(shè)計(jì)濕熱處理后K-cor結(jié)構(gòu)的落錘沖擊，并進(jìn)行測(cè)量損傷面積、損傷深度以及 CAI的試驗(yàn)，研究結(jié)果表明：Z-pin植入密度的增加有效降低了濕熱環(huán)境對(duì) K-cor夾層結(jié)構(gòu)的沖擊損傷面積和損傷深度的負(fù)面影響，緩解了試樣在側(cè)壓模式下失效機(jī)制的改變所引起的剩余強(qiáng)度大幅度下降，使 K-cor結(jié)構(gòu)抗沖擊