损伤与断裂力学及其工程应用研讨会（2021）

82 / 2021-03-31 19:46:22

基于剪切增稠液/凯夫拉纤维布三明治复合板的低速抗冲击性能研究

三明治复合板；剪切增稠液；凯夫拉纤维布；低速抗冲击性能

剪切增稠液是一种浓缩颗粒悬浮液，在临界剪切速率下，粘度会随着剪切速率显著增加，因其优异的吸能和抗冲击性能被广泛应用于软体防护、阻尼器等领域。本文利用铝板、凯夫拉纤维布、铝蜂窝（厚度为4 mm 和12 mm）和剪切增稠液制备了抗冲击性能优异的三明治复合板。首先，表征了体积分数为58.8%剪切增稠液中纳米颗粒的微观形貌，使用流变仪测试其流变性能。采用剪切增稠液对凯夫拉纤维布进行浸渍并表征了复合材料的微观形貌。对剪切增稠液浸渍凯夫拉纤维布和不同厚度的新型三明治复合板进行低速冲击试验并分析损伤破坏机制，通过Micro-CT分析了4 mm铝蜂窝新型三明治板的低速冲击内部损伤机制。实验结果表明：采用剪切增稠液可以有效提高凯夫拉纤维布的低速抗冲击性能。利用剪切增稠液和凯夫拉纤维布制备的三明治复合板可以有效提高三明治复合板的低速抗冲击性能。在冲击载荷下，三明治复合板中剪切增稠液的运动会引起铝蜂窝芯部的变形和损伤。采用剪切增稠液/凯夫拉纤维布制备的4 mm铝蜂窝三明治复合板铝蜂窝芯部的损伤变形程度最大。不同厚度铝蜂窝的新型三明治复合板的抗冲击性能取决于填充剪切增稠液的质量。由于剪切增稠液和凯夫拉纤维布的协同作用，剪切增稠液/凯夫拉纤维布三明治复合板具有最佳的抗冲击性能。