圖 10 X2Cor夾層復合材料剪切強度和模量隨 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桁架的植入方向對剪切性能存在較大影響。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夾層復合材料剪切強度以及模量的變化規律。
的增大 ,剪切模量逐漸增大。這是由于沿 W方向植入的 X桁架在承受剪應力時轉矩較大 ,容易發生轉動 ,對夾層結構的剪切模量貢獻較小。而 L方向的 X桁架承受的轉矩較小 ,以 Z2pin承受軸向拉壓應力為主 ,有利于結構的穩定性。因此 ,隨著 L方向 X桁架含量的增加 ,剪切模量增加。
圖 12 X2Cor夾層復合材料剪切強度和模量隨 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夾層復合材料的剪切強度隨 L方向 X桁架含量的增加呈現出反 S曲線變化規律。當 L方向 X桁架含量為 0時 (即全部為 W方向 ) ,X2 Cor夾層復合材料的剪切強度最低 ,當 L方向桁架含量為 25 %時 ,X2Cor夾層復合材料的剪切強度卻上升至最大 ,甚至超過了 L方向 X桁架含量為 100 %時的剪切強度。而 L方向的 X桁架含量為 75 %時 ,剪切強度卻大幅降低。形成這種規律的原因可能與兩種方向 Z2pin與泡沫的復合效應以及結構的破壞模式有關。
綜合上述實驗可以看出 ,X2Cor夾層復合材料的平壓性能和剪切性能隨 Z2pin植入角度的變化規律是相反的 ,即植入角度增加 ,X2Cor夾層復合材料的平壓性能逐漸增強 ,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 ,X2Cor夾層復合材料平壓性能與剪切性能均達到較高值。
圖 13 植入角度對 X2Cor夾層復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夾層復合材料的力學性能與結構參數緊密聯系 ,具有很強的可設計性。可以根據應用部位以及承受載荷的方向和大小 ,選取適當結構參數 ,如 :Z2pin植入角度和密度、 X桁架植入方向等 ,以滿足實際需要。
3 結 論
實驗研究了 Z2pin植入角度、植入密度、植入方向等參數對 X2Cor夾層復合材料平壓性能和
[ 11 ] Cartie D D ,
The effect of pin reinforcement
pin的植入角度在 60°～70°之間時 ,平壓性能與剪upon the through2thickness compressive strength of foam2切性能均達到較高值。
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參 考 文 獻 nology , 2003 , 63 (16) : 240122409.
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[1] 沃丁柱 .
剪切性能的影響規律 ,得到以下結論 :
(1) X2Cor夾層復合材料平壓性能隨 Z2pin植入角度和植入密度的增加而增大。
(2) X2Cor夾層復合材料剪切性能隨 Z2pin植入角度的增大而減小。實驗范圍內 ,植入角度為 45°時 ,剪切強度和模量最大。同時 ,X桁架的植入方向對剪切性能有較大影響。隨著 L方向的 X桁架含量的增加 ,X2Cor夾層復合材料的剪切模量增大。
(3) X2Cor夾層復合材料的平壓性能和剪切性能隨 Z2pin植入角度的變化規律是相反的。 Z2
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