纳米黏土改性芳纶面板铝蜂窝夹芯复合材料准静态性能的实验与数值研究

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本研究探究了纳米黏土增强对芳纶/环氧树脂复合材料层板及夹芯结构在准静态冲剪加载下力学性能的影响。采用手工铺层工艺制备了三种复合材料面板：纯芳纶/环氧树脂、0.5 wt.%和1 wt.%纳米黏土改性复合材料。通过压缩、剪切和拉伸试验表征了这些复合材料的力学性能。随后以制备的面板和铝蜂窝芯材构建夹芯结构。采用半球形冲头对复合材料层板和夹芯试样进行准静态冲剪试验。在LS-Dyna中对冲剪试验进行数值模拟，采用适当的材料模型和接触定义。此外，通过扫描电子显微镜(SEM)分析破断的芳纶/环氧树脂复合材料试样，进一步研究失效机制。实验结果与数值模拟数据的对比表明两种方法具有良好的一致性。研究结果表明，向芳纶/环氧树脂复合材料中加入0.5 wt.%纳米黏土时，剪切强度提高5.09%，最大反力增加11.29%。本研究揭示了纳米黏土增强对芳纶/环氧树脂复合材料及夹芯结构冲剪抗力和能量吸收能力的影响规律，为纳米增强复合材料的工程应用提供了参考。

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