碳纤维复合材料低速冲击特性及损伤分析研究

针对碳纤维复合材料汽车保险杠的低速耐冲击性能问题,利用真空辅助树脂扩散成型工艺制备了不同铺层比例与铺层顺序的碳纤维复合材料试样,对其进行了简支梁低速冲击性能试验,根据低速冲击响应特性曲线及损伤模式探究了复合材料能量吸收机理;同时基于ABAQUS/Explicit对典型铺层试样建立了简支梁冲击仿真模型,利用Hashin失效准则进行失效判断,研究了低速冲击响应应力变化及损伤过程并将模拟结果与实验值进行了比较。研究结果表明:碳纤维复合材料简支梁低速冲击主要损伤模式为纤维断裂,通过增加(0,90)铺层能够提高接触力载荷与冲击韧性强度,通过在试样冲击表面铺设(±45)铺层能够缓解结构剧烈破坏。峰值载荷误差为5.1%,峰值位移误差为3.2%,证明了模型的有效性,为碳纤维复合材料保险杠提供了设计基础。

不同铺层角度编织复合材料力学性能的试验研究

为了探究铺层角度对二维编织复合材料力学性能的影响规律,针对不同铺层角度纤维方向的试样进行了拉伸、弯曲和简支梁冲击性能试验来对比其力学性能。实验结果表明,铺层角度明显地影响其力学性能,其中二维编织复合材料沿[(0,90)]铺层试样相较于[(±45)]试样,拉伸强度提升了3.72倍,能够承受的最大弯曲载荷提升了2倍,而耐冲击性提高1.67倍,为编织复合材料车身覆盖件的设计提供了试验基础。