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题名一种碳纤维复合材料拉胀超结构的冲击动力学行为研究
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作者
赵昌方
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机构
清华大学工程力学系
莫斯科国立大学力学与数学学院
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出处
《航空制造技术》
北大核心
2025年第12期24-31,共8页
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基金
国家自然科学基金(12402458)
中国博士后科学基金(2024M751640)
国家资助博士后研究人员计划(GZC20231315)。
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文摘
随着超结构的兴起和发展,力学领域中许多常规材料或结构难以实现的现象正逐渐成为可能。纤维增强复合材料具有优异的力学性能,可满足轻质、高强的结构设计需求。本文结合先进复合材料的性能优势、负泊松比超结构的反常行为,基于碳纤维增强环氧树脂复合材料和典型的内凹构型,采用组合模具经热压成型制备了一种复合材料负泊松比超结构(也称拉胀超结构)。进一步地,通过静动态冲击试验开展了拉胀超结构的变形失效及缓冲吸能行为研究,并进行了有限元分析。结果表明,该型超结构在不同特征方向(包括内凹方向(#1)、内凹垂向(#2)和面外法向(#3))具有不同的承载能力、失效模式和拉胀效应。具体为,#2方向冲击时具有拉胀效应,失效模式以折痕断裂为主;#3方向冲击时并未产生渐进失效,而是从粘接界面处发生冲击分离。相比于准静态情况,该超结构的失效模式发生了转变,使其冲击吸能、比吸能和负泊松比效应均被弱化。未来可进一步设计触发方式和增加填充材料,改善拉胀超结构的缓冲吸能效果,以期应用于冲击防护工程领域。
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关键词
超结构
超材料
负泊松比
拉胀结构
碳纤维复合材料(CFRP)
冲击动力学
失效模式
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Keywords
Meta-structure
Metamaterial
Negative Poisson’s ratio
Auxetic structure
Carbon fiber reinforced plastic(CFRP)
Impact dynamics
Failure mode
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分类号
V25
[一般工业技术—材料科学与工程]
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