纖維增強聚合物(FRP)復(fù)合材料由于其優(yōu)異的力學(xué)性能,特別是由于其最佳的強度重量比和剛度重量比,在過去幾十年里,其需求不斷增加。然而,復(fù)合材料的問題是,它們對平面外載荷,特別是沖擊載荷特別敏感。在使用過程中,復(fù)合材料構(gòu)件會經(jīng)歷復(fù)雜的加載條件,導(dǎo)致復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài),從而促進(jìn)多種損傷機制的發(fā)展和它們之間的耦合。低速沖擊是最關(guān)鍵的載荷類型,它會在結(jié)構(gòu)內(nèi)部造成損傷,而不會在表面造成可見的損傷。在進(jìn)行常規(guī)目視檢查時,檢查人員往往會忽略低速沖擊。由于復(fù)合材料的異質(zhì)性,其斷裂行為和形態(tài)的表征比傳統(tǒng)材料更難。因此,低速沖擊破壞通常是復(fù)雜的,涉及多種破壞機制,如局部永久變形、基體開裂、分層、纖維斷裂和界面脫粘等等。
在過去的20年里,研究的重點是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在受到各種沖擊載荷(單次、重復(fù)和多點沖擊)后的性能表現(xiàn)。關(guān)于單次沖擊,對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的破壞一般有兩種類型:完全穿透(如高速沖擊)和不穿透(如低速沖擊)。當(dāng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)被放置在使用環(huán)境下時,它們可能會被低能量的沖擊反復(fù)擊中,導(dǎo)致基體逐漸開裂、分層和纖維斷裂。對復(fù)合材料部件的單一沖擊可能不會導(dǎo)致任何損害,但由多次或重復(fù)沖擊引起的損害的積累可能會大大增加降低FRP的承載能力的概率,最終導(dǎo)致意外故障。
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