复合材料及结构的缺陷与损伤 2缺陷与损伤的描述.pptx

复合材料及构造缺陷与损伤 2 缺陷与损伤描述 1 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第1页 缺陷（52种）分类 根据缺陷在复合材料构造寿命内： 出现时间（表2.2成型、加工、服役） 缺陷相对大小（表2.3微观、宏观） 缺陷在复合材料构造内位置或起点，（表2.4几何不连续、自由边、弹体冲击、热损伤） 以及缺陷对复合材料部件中已知应力状态产生类似影响，（表2.5分层、横向基体裂纹、孔洞或纤维断裂、设计差异） 缺陷能够划分为特定类别。 2 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第2页 材料加工。由于不恰当储存或者质量控制和批认证步骤造成材料发生变化，材料加工缺陷会产生于预浸料（预浸复合纤维）组分材料生产和准备过程中。 部件制造。部件制造引发缺陷发生在铺放和固化过程中，或者是部件机加工和组装过程中。 服役使用。在使用中部件，通过机械作用或接触恶劣环境，如碰撞和搬运损伤、局部超载、局部受热、化学侵蚀、紫外线辐射、战斗损伤、雷击、声振动、疲劳或不合适修复，都会产生缺陷。 3 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第3页 4 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第4页 5 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第5页 缺陷大小：对其临界性有主要影响。 6 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第6页 7 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第7页 缺陷位置 倾向于集中在几何不连续位置 8 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第8页 9 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第9页 缺陷类型一般化 一般应力状态包括分层、横向基体裂纹、孔洞或纤维断裂，以及设计差异（表2.5）。 10 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第10页 11 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第11页 结论： 先进高分子复合材料容易产生许多种类缺陷和损伤。这些缺陷和损伤类型会产生于组分材料加工过程中、复合材料部件制造过程中，以及复合材料部件实际使用过程中。 由于使用而造成缺陷类型能够深入归纳为∶ （1）横向基体裂纹 （2）分层 （3）孔洞（纤维断裂） 12 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第12页 复合材料失效模式是多种多样，且受多种原因影响。 13 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 在大多数失效事例中，失效模式要通过断裂面检查才能确定。 失效模式预测一般采取不一样载荷谱条件下几个单向失效模式结合。 在多向层压板构造中，预测失效模式是非常困难 第13页 附录A 缺陷类型描述 所有这些缺陷都会不一样程度地影响承载强度。 支承面损伤∶ 发生在销（紧固件）和孔边之间接触点。 损伤也许包括纤维断裂、分层和基体开裂，是由于不正确紧固件安装、接头过载或紧固件松动（图A2.1）造成。 支承面损伤会减少节点刚度和承载/旁路负载响应。 支承面损伤能够被视作分层和裂纹。 14 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第14页 支承面损伤∶ 15 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第15页 起泡∶ 局部薄板（层）分层（图A2.2）。 起泡能够发生在薄板任何地方，由在层内被困气体膨胀所造成。 表面起泡能够由化学侵蚀或基体局部受热所造成。有关起泡对层压板影响，参见"分层"部分内容。 16 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第16页 污染∶ 指是如剥离层或者衬纸等层压板内异物夹杂，一般是在层间，在部件制造过程中产生。根据污染尺寸和程度不一样，会对部件产生不一样影响。污染能够显示为分层。 角裂∶ 基体裂纹，垂直于层面或横穿层间（图 A2.3）。这些裂纹原因与引发角开裂原因相同。参见"裂纹"和"分层"。 17 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第17页 角/边开裂∶ 边缘分层一般由边缘冲击引发（图A2.4）。这些分层是平行于层间界面之间层与层之间裂纹，如图A2.5所示。 边缘分层是由于边缘处产生非面内应力或者由冲击损伤造成，一般与维修有关。裂缝（纹）产生会使得剪切强度减少。参见"分层"。 18 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第18页 裂缝（纹）产生会使得剪切强度减少 19 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第19页 角半径分层∶ 平行于部件（一般是刚性元件）角半径内纤维轴基体裂纹（图A2.6）。主要是由于制造误差，角半径分层造成非面内应力被引入到部件中。分层会纵向进行。参见"分层"。 20 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第20页 裂纹∶ 在本书中，层压板内裂纹只发生在基体内; 当纤维破裂后，就被称为纤维断裂。 基体裂纹特点是局部部分在厚度方向开裂。连续纤维复合材料及其层压板中很多裂纹状失效都包括在界面平面内，界面平面内基体材料性能决定了断裂响应。 裂纹产生了局部应力集中，假如严重话，会造成纤维断裂或分层。基体开裂在相对较低载荷条件下也会产生，甚至固化周期中热膨胀也会造成基体开裂。不一样类型基体裂纹如图A2.7所示。基体开裂微观图像如图A2.8所示。 21 课件制作：湖南工学院 曾盛渠 第21页 22