玻璃纤维织物聚合物复合材料双管方截面的冲击载荷行为
研究亮点:
要点1:试管的制造
本研究采用手工覆盖技术制备了双管状玻璃织物聚合物复合结构。必要的方形木制模具是在车床上根据要求的尺寸在当地准备的。外方形管的尺寸为150毫米,侧面为60毫米。对于内方形管,长度(150毫米),而侧面40毫米。然而,在所有配置中,层数变化为4和8。图1为几何截面和制作的薄壁双管状复合结构。然后对标本进行编码,便于评价。这些代码包括两个部分。第一部分表示织物层数(4L表示4层,8L表示8层),第二部分表示施加的冲击速度(V8代表8m/s,V10表示10m/s)。
要点2:轴向冲击试验
为了进行分析,跌落质量冲击试验装置被用于对所提出的薄壁双管复合材料结构进行轴向冲击试验。在这个测试中,我们使用了一个特制的方形切片固定装置来保存标本。测试机的原理图及实验设置如图所示。 2.对恒滴质量为100kg、不同冲击速度为8m/s和10m/s的比特管复合结构进行了滴质量冲击实验。通过对力-时间和位移-时间数据的交叉绘制,得到了轴向力-位移曲线。实验结果确定的双环玻璃织物环氧复合材料管的破碎长度、平均力(MF)、总能量吸收能力(TEA)和比能吸收标准(11-SEA)。
讨论:
在冲击载荷条件下,实验确定了编织玻璃织物增强环氧聚合物复合方管的轴向耐撞性特性。图3显示了薄壁玻璃织物增强环氧聚合物复合方形截面双管状结构的最终破碎轮廓。从图中可以看出,冲击动能主要被薄壁玻璃织物增强环氧聚合物复合方管吸收,这些方管具有独特的环氧基质开裂、分层、破碎、碎裂、断
裂、断裂、断裂等断裂模式。在所有的试管结构中,发现内外管都从上部被压碎,吸收了大部分的冲击动能。图4说明了不同结构的薄壁玻璃织物增强环氧聚合物复合方管暴露在冲击载荷标准下的轴向挤压力-位移曲线。从图中可以看出,当薄壁玻璃织物增强环氧聚合物复合方管中织物层数增加时,破碎行为发生变化,破碎距离减小。在破碎的初期,轴向挤压力在峰值接近1.15kN时突然增加,明显大于平均力。当一次断裂时,轴向挤压力迅速下降,并保持在平均力附近,直到最后阶段。相应地,挤压力轴向位移其他管结构的曲线曲线也有相同的趋势。但平均力大于4L-V8管。薄壁玻璃织物增强环氧聚合物复合方管的能量吸收特性比较图.如图所示5比较表明,在高冲击速度下,具有8层的管试样比本研究中考虑的其他管构型获得了更好的能量吸收。如果玻璃织物层的数量从4层增加到8层,SEA值明显从4.13增加到4.32kN(速度约为8m/s的4%),而对于薄壁玻璃织物增强环氧聚合物复合方形管,SEA值从5.36增加到8.34kN(10m/s的速度约为35%)。对比研究表明,薄壁玻璃织物增强环氧聚合物复合正方形管的比吸收能量略高于传统的正方形管。
结论
本研究实验研究了不同构型的薄壁玻璃织物增强环氧聚合物复合方管在冲击载荷下的轴向抗撞性响应。从冲击实验来看,所有的管试样都显示出一个稳定和渐进的失效过程。玻璃织物层数变化没有明显的变化薄壁玻璃纤维增强环氧聚合物复合方管的失效模式。八层玻璃结构环氧聚合物复合方管的SEA比四层玻璃结构复合方管显著高5%-35%,可以替代传统单方管的减速水平敏感。
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