K-cor夾層結構濕熱環(huán)境力學性能及其影響研究.pdf

1、K-cor結構是應用Z-pin技術增強的一種新型高性能夾層結構，更好的滿足了航空航天輕質高強的需求。目前國內外對 K-cor結構在工程應用過程中濕熱環(huán)境影響研究報道較少。本文針對K-cor結構在濕熱、低速沖擊以及濕熱下低速沖擊的力學性能變化，研究Z-pin的增強機制、結構的損傷機理以及失效模式，以便設計綜合性能優(yōu)異的K-cor夾層結構。
　　研究了Z-pin植入與面板鋪層角度對K-cor結構吸濕性的影響，結果表明：Z-pin的植入

2、并不會影響 K-cor結構的吸濕性，反而會提高結構的界面結合強度，增加尺寸穩(wěn)定性；在水汽濃度較大的情況下，面板鋪層角度變化越小，結構的吸濕增重率越低。
　　采用三點彎曲和壓縮性能試驗來研究濕熱后 K-cor結構芯材力學性能的變化，結果表明：Z-pin植入密度的增加能明顯提高濕熱前后試樣三點彎曲強度和壓縮強度，且具有較高的強度保持率，Z-pin密度為12mm×12mm的K-cor夾層結構濕熱處理試樣的三點彎曲強度比未濕熱處理空白試樣

3、的要高11.1％，8mm×8mm K-cor濕熱處理試樣的芯部壓縮強度比未濕熱處理空白夾層結構試樣要高17.5%，體現(xiàn)出K-cor夾層結構優(yōu)異的抗?jié)駸嵝阅?；Z-pin植入角度的減小能明顯提高試樣濕熱處理前后的壓縮強度，0°植入的K-cor試樣濕熱處理后芯部的壓縮強度基本上與40°植入的K-cor試樣未濕熱處理基本相同，但植入角度對三點彎曲強度影響較小。
　　利用落錘沖擊開展 K-cor夾層結構的低速沖擊試驗，并結合紅外無損檢測和剩

4、余壓縮強度（CAI）試驗，研究K-cor結構的抗沖擊性能。結果表明：K-cor夾層結構的芯材越厚，則其沖擊損傷面積越大，但剩余強度保持率越高；Z-pin折彎長度在不超過植入間距的前提下增長，能顯著的降低 K-cor結構沖擊后的損傷面積，提高剩余壓縮強度；在相同芯材密度的情況下，提高 Z-pin的折彎長度比增大植入密度更有利于減少 K-cor試樣沖擊后的損傷面積，提高試樣的剩余壓縮強度和其強度保持率。另外沖頭參數(shù)為10mm/1.28Kg的

5、落錘比沖頭參數(shù)為12.5mm/2Kg的落錘對K-cor結構造成的沖擊損傷更為嚴重。
　　綜合考慮濕熱環(huán)境以及低速沖擊對K-cor結構性能的影響，設計濕熱處理后K-cor結構的落錘沖擊，并進行測量損傷面積、損傷深度以及 CAI的試驗，研究結果表明：Z-pin植入密度的增加有效降低了濕熱環(huán)境對 K-cor夾層結構的沖擊損傷面積和損傷深度的負面影響，緩解了試樣在側壓模式下失效機制的改變所引起的剩余強度大幅度下降，使 K-cor結構抗沖擊