图 10 X2Cor夹层复合材料剪切强度和模量随 Z2pin植入角度的变化 Fig110 Shear strength and module of X2Cor sandwich composite vs inserting angle of Z2pin
对于剪切试样 ,X桁架的植入方向对剪切性能存在较大影响。植入方向有沿试样长度方向 (L方向 )和沿试样宽度方向 (W方向 )两种 ,如图 11所示。本文在相同的 Z2pin植入密度下 ,改变 L ,W方向 X桁架的比例 ,研究了 X2Cor夹层复合材料剪切强度以及模量的变化规律。
的增大 ,剪切模量逐渐增大。这是由于沿 W方向植入的 X桁架在承受剪应力时转矩较大 ,容易发生转动 ,对夹层结构的剪切模量贡献较小。而 L方向的 X桁架承受的转矩较小 ,以 Z2pin承受轴向拉压应力为主 ,有利于结构的稳定性。因此 ,随着 L方向 X桁架含量的增加 ,剪切模量增加。
图 12 X2Cor夹层复合材料剪切强度和模量随 X桁架植入方向的变化 Fig1 12 Shear strength and module of X2Cor sandwich composite vs inserting directions of X2truss
X2Cor夹层复合材料的剪切强度随 L方向 X桁架含量的增加呈现出反 S曲线变化规律。当 L方向 X桁架含量为 0时 (即全部为 W方向 ) ,X2 Cor夹层复合材料的剪切强度最低 ,当 L方向桁架含量为 25 %时 ,X2Cor夹层复合材料的剪切强度却上升至最大 ,甚至超过了 L方向 X桁架含量为 100 %时的剪切强度。而 L方向的 X桁架含量为 75 %时 ,剪切强度却大幅降低。形成这种规律的原因可能与两种方向 Z2pin与泡沫的复合效应以及结构的破坏模式有关。
综合上述实验可以看出 ,X2Cor夹层复合材料的平压性能和剪切性能随 Z2pin植入角度的变化规律是相反的 ,即植入角度增加 ,X2Cor夹层复合材料的平压性能逐渐增强 ,剪切性能逐渐下降。
由图 13可以看出 ,综合考虑抗剪与抗压刚度 , Z2pin的植入角度在 60°～70°之间时 ,X2Cor夹层复合材料平压性能与剪切性能均达到较高值。
图 13 植入角度对 X2Cor夹层复合材料平压和剪切性能的影响 Fig1 13 Compression and shear properties of X2Cor sandwich composite vs Z2pin inserting angle
X2Cor夹层复合材料的力学性能与结构参数紧密联系 ,具有很强的可设计性。可以根据应用部位以及承受载荷的方向和大小 ,选取适当结构参数 ,如 :Z2pin植入角度和密度、 X桁架植入方向等 ,以满足实际需要。
3 结 论
实验研究了 Z2pin植入角度、植入密度、植入方向等参数对 X2Cor夹层复合材料平压性能和
[ 11 ] Cartie D D ,
The effect of pin reinforcement
pin的植入角度在 60°～70°之间时 ,平压性能与剪upon the through2thickness compressive strength of foam2切性能均达到较高值。
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[1] 沃丁柱 .
剪切性能的影响规律 ,得到以下结论 :
(1) X2Cor夹层复合材料平压性能随 Z2pin植入角度和植入密度的增加而增大。
(2) X2Cor夹层复合材料剪切性能随 Z2pin植入角度的增大而减小。实验范围内 ,植入角度为 45°时 ,剪切强度和模量最大。同时 ,X桁架的植入方向对剪切性能有较大影响。随着 L方向的 X桁架含量的增加 ,X2Cor夹层复合材料的剪切模量增大。
(3) X2Cor夹层复合材料的平压性能和剪切性能随 Z2pin植入角度的变化规律是相反的。 Z2
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