圖 10 X2Cor夾層復(fù)合材料剪切強(qiáng)度和模量隨 Z2pin植入角度的變化 Fig110 Shear strength and module of X2Cor sandwich composite vs inserting angle of Z2pin
對于剪切試樣 ,X桁架的植入方向?qū)羟行阅艽嬖谳^大影響。植入方向有沿試樣長度方向 (L方向 )和沿試樣寬度方向 (W方向 )兩種 ,如圖 11所示。本文在相同的 Z2pin植入密度下 ,改變 L ,W方向 X桁架的比例 ,研究了 X2Cor夾層復(fù)合材料剪切強(qiáng)度以及模量的變化規(guī)律。
的增大 ,剪切模量逐漸增大。這是由于沿 W方向植入的 X桁架在承受剪應(yīng)力時(shí)轉(zhuǎn)矩較大 ,容易發(fā)生轉(zhuǎn)動 ,對夾層結(jié)構(gòu)的剪切模量貢獻(xiàn)較小。而 L方向的 X桁架承受的轉(zhuǎn)矩較小 ,以 Z2pin承受軸向拉壓應(yīng)力為主 ,有利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此 ,隨著 L方向 X桁架含量的增加 ,剪切模量增加。
圖 12 X2Cor夾層復(fù)合材料剪切強(qiáng)度和模量隨 X桁架植入方向的變化 Fig1 12 Shear strength and module of X2Cor sandwich composite vs inserting directions of X2truss
X2Cor夾層復(fù)合材料的剪切強(qiáng)度隨 L方向 X桁架含量的增加呈現(xiàn)出反 S曲線變化規(guī)律。當(dāng) L方向 X桁架含量為 0時(shí) (即全部為 W方向 ) ,X2 Cor夾層復(fù)合材料的剪切強(qiáng)度最低 ,當(dāng) L方向桁架含量為 25 %時(shí) ,X2Cor夾層復(fù)合材料的剪切強(qiáng)度卻上升至最大 ,甚至超過了 L方向 X桁架含量為 100 %時(shí)的剪切強(qiáng)度。而 L方向的 X桁架含量為 75 %時(shí) ,剪切強(qiáng)度卻大幅降低。形成這種規(guī)律的原因可能與兩種方向 Z2pin與泡沫的復(fù)合效應(yīng)以及結(jié)構(gòu)的破壞模式有關(guān)。
綜合上述實(shí)驗(yàn)可以看出 ,X2Cor夾層復(fù)合材料的平壓性能和剪切性能隨 Z2pin植入角度的變化規(guī)律是相反的 ,即植入角度增加 ,X2Cor夾層復(fù)合材料的平壓性能逐漸增強(qiáng) ,剪切性能逐漸下降。
由圖 13可以看出 ,綜合考慮抗剪與抗壓剛度 , Z2pin的植入角度在 60°～70°之間時(shí) ,X2Cor夾層復(fù)合材料平壓性能與剪切性能均達(dá)到較高值。
圖 13 植入角度對 X2Cor夾層復(fù)合材料平壓和剪切性能的影響 Fig1 13 Compression and shear properties of X2Cor sandwich composite vs Z2pin inserting angle
X2Cor夾層復(fù)合材料的力學(xué)性能與結(jié)構(gòu)參數(shù)緊密聯(lián)系 ,具有很強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性。可以根據(jù)應(yīng)用部位以及承受載荷的方向和大小 ,選取適當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù) ,如 :Z2pin植入角度和密度、 X桁架植入方向等 ,以滿足實(shí)際需要。
3 結(jié) 論
實(shí)驗(yàn)研究了 Z2pin植入角度、植入密度、植入方向等參數(shù)對 X2Cor夾層復(fù)合材料平壓性能和
[ 11 ] Cartie D D ,
The effect of pin reinforcement
pin的植入角度在 60°～70°之間時(shí) ,平壓性能與剪upon the through2thickness compressive strength of foam2切性能均達(dá)到較高值。
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[1] 沃丁柱 .
剪切性能的影響規(guī)律 ,得到以下結(jié)論 :
(1) X2Cor夾層復(fù)合材料平壓性能隨 Z2pin植入角度和植入密度的增加而增大。
(2) X2Cor夾層復(fù)合材料剪切性能隨 Z2pin植入角度的增大而減小。實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi) ,植入角度為 45°時(shí) ,剪切強(qiáng)度和模量最大。同時(shí) ,X桁架的植入方向?qū)羟行阅苡休^大影響。隨著 L方向的 X桁架含量的增加 ,X2Cor夾層復(fù)合材料的剪切模量增大。
(3) X2Cor夾層復(fù)合材料的平壓性能和剪切性能隨 Z2pin植入角度的變化規(guī)律是相反的。 Z2
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