基于损伤分形维数的树脂基复合材料冲击后压缩强度预测方法

作     者：姜文 樊红星 姚卫星 陈方 马铭泽 JIANG Wen;FAN Hongxing;YAO Weixing;CHEN Fang;MA Mingze

作者机构：航空工业南京机电液压工程研究中心航空机电系统综合航空科技重点实验室南京211106 空军装备部驻上海地区军事代表局驻南京地区第三军事代表室南京211106 南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室南京210016 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016 上海飞机设计研究院结构强度工程研究所上海200120 

出 版 物：《复合材料科学与工程》 (Composites Science and Engineering)

年 卷 期：2023年第3期

页      面：11-17,26页

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52075244) 国家自然科学基金项目(11202098) 

主　　题：树脂基纤维增强复合材料 低速冲击 剩余压缩强度 分形维数 

摘      要：复合材料的承载能力对于低速冲击损伤非常敏感,复合材料冲击后压缩强度的预测对其工程应用至关重要。为此本文进行了三种不同铺层的碳纤维/环氧树脂5284RTM/U3160层合板目视可检损伤状态下剩余压缩强度试验。压缩试验前通过C扫获得了不同铺层层合板冲击损伤形貌,并基于分形维数研究了冲击损伤形貌。研究结果表明损伤分形维数越大的试验件冲击后压缩强度越低,据此提出了一种基于冲击损伤形貌分形维数的复合材料冲击后压缩性能预测模型。该方法将冲击损伤形貌等效成分形几何图形——Sierpinski地毯,通过损伤分形维数获得层合板损伤后不再参与承载的面积,进而获得层合板剩余压缩强度。模型预测结果与试验结果吻合较好,且无须冲击能量作为输入参数,工程应用方便。