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纤维环向缠绕复合材料气瓶冲击阻抗性能研究张永明,李培宁春喜牧掀柯淝蚴匝网熏魏麓≯耄引言新能源汽车用纤维环向缠绕复合材料气瓶,在发生汽车碰撞事故时极易受到行李等外物的撞击。由于气瓶纤维缠绕层的层间强度很低,在受到冲击时会造成基体开裂、层间分层、纤维断裂等冲击损伤档推淝慷群推@褪倜’复合材料层合板对冲击作用比较敏感,低速冲击对复合材料层合板的剩余强度造成较大的影响,即使目视不可见的损伤也可使复合材料的剩余强度下降心寤魉鹕丝墒垢春喜牧喜愫习迩慷认魅%~%,导致结构的承载能力降低。目前大多数研究者只是对纯复合材料层合板的冲击阻抗性能,包括冲击损伤的表征参数、冲击损伤临界值、分层损伤扩展阻力等进行研究。但是,复合结构的冲击阻抗性能有很大的不同,因此有必要研究复合材料/金属混杂结构对层合板的冲击阻抗性能和剩余强度的影响,以提高复合材料气瓶的安复合材料层合板冲击损伤的表征参数主要包括层问分层面积,冲击部位的凹坑深度,以及裂纹等,不同的复合材料有不同的冲击损伤表征参数。通常用凹坑深度作为纯复合材料层合板的冲击损伤表征参数口2愫,层合板不发生损伤,当冲击能量达到或超过门槛值则损伤发生8莩寤髂芰恳徊慵分层面积关系曲线可以发现存在临界点,当冲击能量超过临界点,则复合材料层合板不能再继续承受冲击载荷哺P矶嘌芯勘砻鳎扛春喜牧喜愫习宓第一阶段冲击阻抗大于第二阶段冲击阻抗,如果复合材料气瓶采用纯复合材料结构,当冲击载荷超过临界点时,将会造成复合材料气瓶迅速破坏,这是非常危险的。本文通过试验,确定复合材料气瓶的冲击损伤表征参数,研究不同的复合材料/金属混杂结构对冲击损伤俳缰怠⒎植闼鹕死┱棺枇褪S嗲慷鹊挠响,并通过研究复合材料/金属混杂结构的冲击能量吸收率和剩余强度比衰减指数的关系,分析剩余强度比衰减指数对复合材料气瓶结构设计的指导复合材料气瓶落球试验的目的是分析复合材料/金属混杂结构的冲击损伤阻抗性能。冲击损伤阻抗是指复合材料对冲击引起损伤的阻抗能力,是材料/金属混杂结构的冲击阻抗性能与纯复合材料全性。意义。年第玻璃钢/复合材料摘要:新能源汽车用复合材料气瓶采用复合材料/金属混杂结构,其冲击损伤特性与采用纯复合材料结构有很大的不同,本文结合复合材料气瓶和试板模拟试验,采用冲击能量吸收率、分层损伤扩展阻力、剩余强度比衰减指数等参数作为其冲击阻抗性能的评价指标。采用不同的支撑夹具对玻纤/环氧单向板进行落球冲击试验,以模拟复合材料气瓶的不同材质内胆对纤维缠绕层冲击损伤的影响。研究发现,在一定冲击能量作用下,改变复合材料/金属混杂结构的形式能使其冲击能量吸收率发生变化,并可提高层合板的冲击损伤临界值,即提高其冲击承载能力;冲击能量吸收率越高分层损伤扩展阻力越小,且含冲击损伤层合板的剩余强度衰减越快。因此在设计复合材料气瓶时,需要考虑复合材料/金属混杂结构对分层损伤扩展阻力和冲击能量吸收率的影响。关键词:复合材料气瓶;冲击阻抗性能;评价参数中图分类号:文献标识码:文章编号:——一6ɡ砉ご笱В虾收稿日期:基金项目:国家质检总局项目作者简介:张永明,男,博士,高级工程师,主要从事压力容器安全技术及复合材料结构强度等方面研究。
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其中,V毕咝甭剩琄Φ龋琂!7靘别为点分层损伤面积,既、既分别为点冲判定复合材料气瓶抗冲击能力的一项重要指