復(fù)合材料褶皺夾芯結(jié)構(gòu)的制備及壓縮性能研究

楊陽(yáng)，王新筑，蹇開(kāi)林

復(fù)合材料褶皺夾芯結(jié)構(gòu)的制備及壓縮性能研究

楊陽(yáng)，王新筑，蹇開(kāi)林

（重慶大學(xué)? 航空航天學(xué)院，重慶 400040）

探究復(fù)合材料褶皺芯子的一次性成型工藝，并研究浸膠量對(duì)褶皺夾芯結(jié)構(gòu)壓縮性能的影響。以V型褶皺夾芯結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，首先采用真空吸附成型工藝制備V型復(fù)合材料褶皺芯子，然后通過(guò)黏接工藝將碳纖維復(fù)合材料層合板與褶皺芯子進(jìn)行復(fù)合，得到復(fù)合材料褶皺夾芯結(jié)構(gòu)，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，研究該結(jié)構(gòu)在壓縮載荷作用下的力學(xué)性能和失效模式，以及不同浸膠量對(duì)其壓縮性能的影響。采用真空吸附成型工藝能夠一次性制備出褶皺芯子，其成型精度有待提高；由壓縮實(shí)驗(yàn)可知，褶皺夾芯結(jié)構(gòu)先從壁面開(kāi)始失效，后逐步擴(kuò)散至棱線處，最終導(dǎo)致芯子的整體失效；由壓縮實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果可知，浸膠量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為11%、17%、22%的褶皺夾芯結(jié)構(gòu)的破壞載荷分別為362.853、420.521、471.389 N。采用真空吸附成型工藝可一次性成型出褶皺芯子，其制備效率較高，但存在成型尺寸精度不高問(wèn)題，后續(xù)需要進(jìn)一步改進(jìn)；在一定范圍內(nèi)，復(fù)合材料褶皺夾芯結(jié)構(gòu)的壓縮破壞載荷與芯子的浸膠量近似成正比例線性關(guān)系。

V型褶皺夾芯結(jié)構(gòu)；真空吸附成型工藝；壓縮性能；失效模式

隨著航空、航天、航海等領(lǐng)域的裝備對(duì)輕量化和功能化的迫切需求，夾芯結(jié)構(gòu)備受人們的關(guān)注[1-2]。夾芯結(jié)構(gòu)的芯子有很多種，其中蜂窩芯子是典型代表之一。由于蜂窩芯子的內(nèi)部空間是封閉的，易造成熱量傳遞困難、冷凝水積聚等問(wèn)題，且制造成本昂貴、維修成本較高，因此阻礙了其廣泛應(yīng)用[3]。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的褶皺芯子的構(gòu)型源于日本學(xué)者M(jìn)iura提出的折紙單元，即按照規(guī)律將平面材料折疊起來(lái)，構(gòu)成立體結(jié)構(gòu)芯子[4]。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是保持了芯子材料的連續(xù)性及其自身的力學(xué)性能，同時(shí)褶皺芯子的設(shè)計(jì)靈活性較高。此外，褶皺芯子擁有一個(gè)方向的通道，流體介質(zhì)可在面內(nèi)流動(dòng)，起到了運(yùn)輸介質(zhì)、傳遞熱量、避免冷凝水積聚等作用，因此具有明顯的結(jié)構(gòu)/功能特征，有望在很多裝備上取代現(xiàn)用的蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)（如圖1所示[5]）。目前，在芯子的制備材料和相關(guān)制備工藝上還有很多問(wèn)題需要深入研究，為其在航空航天等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供理論依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)。

圖1 2種典型夾芯結(jié)構(gòu)[5]

國(guó)內(nèi)外學(xué)者在褶皺芯子的制備工藝及其力學(xué)性能方面做了許多探索性研究工作。在制備工藝方面，Alekseev等[5]通過(guò)Solidworks參數(shù)化模擬，研究了不同幾何尺寸褶皺芯子的制備工藝，所提出的參數(shù)化幾何模型使得其在為生產(chǎn)線設(shè)計(jì)壓輥時(shí)，可以自動(dòng)重新計(jì)算每個(gè)新變量的刀具幾何尺寸，從而提高了制備效率。Elsayed等[6]提出一種將板材通過(guò)多組壓輥從二維折疊成三維芯子，并設(shè)計(jì)為縱向折疊、交叉折疊和角度折疊等方式，以產(chǎn)生所需折疊芯子的連續(xù)制備工藝。Schneider等[7]對(duì)Miura-ori結(jié)構(gòu)沖壓刀具進(jìn)行了開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)出具有3個(gè)彎曲軸的刀具，以沖壓的方式將金屬板材進(jìn)行折疊，這種制備工藝可以成型0.2～0.6 mm的鋁合金板材或0.1 mm的鋼板。

在力學(xué)性能和隔聲性能方面，Heimbs等[8]分別采用芳綸纖維預(yù)浸料和碳纖維預(yù)浸料制備了褶皺芯子，并對(duì)其壓縮和沖擊載荷作用下的力學(xué)性能進(jìn)行了評(píng)估。研究表明，由芳綸纖維預(yù)浸料制備的褶皺芯子的韌性較好，而由碳纖維預(yù)浸料制備的褶皺芯子具有更高的比剛度和比強(qiáng)度。杜昀桐等[9]對(duì)S型褶皺夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了平壓實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)褶皺芯子的失效模式隨著芯子壁厚的增加而改變。Du等[10]研究了碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料S型褶皺芯子的壓縮性能和失效模式，隨著褶皺芯子壁厚的增加，褶皺芯子的失效模式由壁面屈曲轉(zhuǎn)變?yōu)閴核槠茐?，在芯子被壓碎的過(guò)程中可以吸收更多的能量。叢立新等[11]通過(guò)改變V?型褶皺芯子上部面積，將線接觸改為面接觸，從而增大了芯子與面板的膠結(jié)面積，提高了結(jié)構(gòu)的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。鄧云飛等[12]采用熱壓法制備了玻璃纖維增強(qiáng)S型褶皺夾芯板，并使用聚氨酯泡沫進(jìn)行了填充，通過(guò)落錘試驗(yàn)機(jī)對(duì)夾芯板節(jié)點(diǎn)與基座2個(gè)位置進(jìn)行了沖擊試驗(yàn)。研究表明，沖擊位置對(duì)泡沫填充褶皺夾芯板的失效模式存在影響。Zang等[13]對(duì)熱塑性材料聚醚醚酮（PEEK）制備的褶皺夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了平壓性能研究，結(jié)果表明，PEEK褶皺芯子的剛度和強(qiáng)度較低，但在吸能特性上與具有相同幾何形狀的芳綸褶皺芯子相當(dāng)。Deng等[14]提出了一種基于廣義Resch模式的褶皺芯子設(shè)計(jì)方法，采用有限元方法對(duì)其準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，揭示了褶皺芯子的力學(xué)性能與各幾何參數(shù)之間的關(guān)系。Li等[15]將Miura?ori結(jié)構(gòu)與菱形蜂窩結(jié)構(gòu)相結(jié)合，提出一種新構(gòu)型褶皺夾芯結(jié)構(gòu)，并通過(guò)數(shù)值分析和準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了理論模型的驗(yàn)證，研究了該結(jié)構(gòu)在準(zhǔn)靜態(tài)加載條件下的失效模式。Xiang等[16-17]對(duì)Miura?ori尼龍超材料的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮力學(xué)行為進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，夾芯結(jié)構(gòu)的比吸能隨著支撐角的增大呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)。此外，還對(duì)基于Miura?ori的3D打印不銹鋼超材料的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮性能進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，梯度超材料比均勻超材料具有更高的比吸能，同時(shí)梯度超材料有效地降低了峰值力后壓縮載荷的下降幅度。Lyu等[18]將厚度為0.3 mm的鋁板壓縮后，制備出Miura?ori芯子，并對(duì)其進(jìn)行了面外壓縮實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究，仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。研究結(jié)果表明，夾芯結(jié)構(gòu)的極限載荷隨著芯子壁厚和支撐角度的增大而增大。Ma等[19]提出一種新型金字塔褶皺芯子，并對(duì)其夾芯結(jié)構(gòu)在準(zhǔn)靜態(tài)面外壓縮和剪切作用下的力學(xué)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值仿真研究，數(shù)值仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。研究結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)的平壓強(qiáng)度比常用的蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的平壓強(qiáng)度高73%，其剪切強(qiáng)度相差11%。王志瑾等[20]通過(guò)對(duì)褶皺芯子進(jìn)行隔聲試驗(yàn)，得出影響其隔聲性能的主要因素為折疊褶皺芯子的構(gòu)型和壁厚。

綜上所述，目前在復(fù)合材料褶皺芯子材料的選擇上，均為玻璃纖維、芳綸纖維預(yù)浸料和碳纖維預(yù)浸料等，缺乏良好的可設(shè)計(jì)性，不能很好地滿足使用需求，目前也無(wú)相關(guān)成熟的制備工藝。如將材料與芯子制備工藝進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一次性成型，則具有十分重要的意義。由此，文中擬進(jìn)行真空吸附一次成型工藝制備褶皺芯子的探索工作，并研究不同浸膠量對(duì)復(fù)合材料褶皺夾芯結(jié)構(gòu)壓縮性能的影響。

1 V型復(fù)合材料褶皺夾芯結(jié)構(gòu)的制備

1.1 V型褶皺芯子的制備

新型先進(jìn)褶皺芯子的制備方法采用由重慶大學(xué)航空航天學(xué)院與華南理工大學(xué)制漿造紙工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合研發(fā)的真空吸附一次成型工藝，該工藝無(wú)需先制備特種紙張，而是直接一次性成型褶皺芯子。

1.1.1 褶皺芯子的幾何構(gòu)型

圖2 V型褶皺芯子的幾何構(gòu)型

文中所用褶皺芯子的幾何構(gòu)型參照Heimbs的設(shè)計(jì)[8]，其中芯子壁面厚度= 0.5 mm。V型褶皺芯子的幾何尺寸如表1所示。

表1 V型褶皺芯子的幾何尺寸

Tab.1 Geometrical dimension of the V-shaped folded core

1.1.2 實(shí)驗(yàn)材料

通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在芳綸漿粕（1313芳綸漿粕，1 mm，廣州龍塔貿(mào)易有限公司）與短切芳綸纖維（1313短切芳綸，2×6 mm，廣州龍塔貿(mào)易有限公司）的配比中，當(dāng)芳綸漿粕的添加量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為30%時(shí)，芳綸漿粕與短切芳綸的黏結(jié)作用和短切纖維自身強(qiáng)度對(duì)試樣物理強(qiáng)度的影響相當(dāng)，達(dá)到最優(yōu)值，故選定短切纖維與芳綸漿粕的質(zhì)量比為7∶3。

1.1.2 制備過(guò)程

真空吸附成型是將下模具浸入漿池，通過(guò)真空負(fù)壓將漿池中的漿料吸附到下模具上，然后合模擠壓成型。該方法生產(chǎn)效率高、成型次品率低，是目前造紙業(yè)中廣泛使用的一種成型方式。褶皺夾芯結(jié)構(gòu)制備流程和成型模具如圖3—4所示。

在真空吸附成型時(shí)，首先將模具抽真空，使得模腔內(nèi)形成負(fù)壓，紙漿中的纖維在真空環(huán)境下會(huì)均勻地沉積在模具表面，在達(dá)到制件要求的厚度時(shí)，將下模具從漿液中移出，并與上模具合模，進(jìn)行擠壓脫水，最后通過(guò)外力作用使?jié)衽髅撃?，得到初步制備的試樣。在脫模后仍保留真空吸附后的狀態(tài)，此時(shí)試樣表面較粗糙，故需將試樣經(jīng)過(guò)30 min烘道烘干后，放置在鼓風(fēng)干燥室內(nèi)將水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平衡至10%～12%。然后，在溫度為180 ℃、壓力為10～15 MN的高溫高壓下熱壓10～60 s，以獲得更好的尺寸、形狀穩(wěn)定性和表面平整度。然后將熱壓完成的試樣浸漬在2124酚醛樹(shù)脂（BR，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）中，通過(guò)改變?nèi)芙庥诰凭械姆尤?shù)脂的容量來(lái)改變浸膠量。在經(jīng)過(guò)4 h、170 ℃、0.4 MPa的高溫高壓后，得到了浸膠量（文中均用質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)）分別為11%、17%、22%的試樣。浸膠前和浸膠后的試樣如圖5—6所示。

圖3 褶皺夾芯結(jié)構(gòu)制備流程

圖4 成型模具

圖5 浸膠前的試樣

圖6 浸膠后的試樣

1.1.4 褶皺芯子成型質(zhì)量評(píng)估

通過(guò)測(cè)量制備成功的褶皺芯子的尺寸發(fā)現(xiàn)，采用真空吸附一次成型工藝制備的褶皺芯子的頂部、中部和底部等尺寸存在一定差異。使用纖維分析儀對(duì)褶皺芯子試樣（圖7）的頂部、中部和底部進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。文中的加權(quán)長(zhǎng)度指以纖維計(jì)數(shù)加權(quán)平均所得到的長(zhǎng)度值，即以各長(zhǎng)度組纖維根數(shù)為參數(shù)（權(quán)）時(shí)的算術(shù)平均值。寬度指纖維的寬度，根據(jù)纖維的框架來(lái)確定。

圖7 V型褶皺芯子的頂部、中部、底部示意圖

表2 顯微分析結(jié)果

Tab.2 Microscopic analysis results

由表2可知，從芯子頂部、中部開(kāi)始，一直到底部，纖維的含量逐漸增大。這與光學(xué)顯微鏡下觀察到的結(jié)果一致，見(jiàn)圖8。

圖8 光學(xué)顯微鏡放大觀察圖（400倍）

復(fù)合材料褶皺芯子由芳綸漿粕與短切芳綸纖維混合制備而成。其中，芳綸漿粕的尺寸（1 mm）較小，短切芳綸纖維尺寸（2×6 mm）相對(duì)較大，且短切芳綸纖維在打漿過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生尺寸較小的纖維碎片。在上窄下寬的模具中進(jìn)行真空吸附時(shí)，尺寸較小的部分會(huì)被優(yōu)先吸附，在后續(xù)的吸附中，因模具間隙較寬，吸附的纖維尺寸也逐漸增大，因此褶皺芯子的頂部、中部、底部出現(xiàn)了尺寸差異現(xiàn)象。

1.2 V?型褶皺夾芯結(jié)構(gòu)的制備

1.2.1 碳纖維復(fù)合材料面板的制備

文中選用型號(hào)為T700/3234、樹(shù)脂含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為38%～39%的碳纖維單向預(yù)浸料，單層預(yù)浸料的厚度為0.125 mm，鋪層順序?yàn)閇0°/45°/90/°?45°]2S對(duì)稱鋪層，所用碳纖維T700/3234預(yù)浸料的環(huán)氧樹(shù)脂的玻璃化溫度為120～130 ℃，在70 ℃時(shí)黏度為15～30 Pa·s，所以將預(yù)浸料固化成型分為2次行程：一次行程是在壓力為0 MPa、溫度為80 ℃下預(yù)固化30 min；二次行程是在壓力為0.5 MPa、溫度為125 ℃下固化120 min，經(jīng)固化成型后自然冷卻。制備得到的層合板厚度為1.0 mm左右，其力學(xué)性能如表3所示。

1.2.2 夾芯結(jié)構(gòu)的制備

將制備好的碳纖維復(fù)合材料層合板按照相關(guān)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的壓縮試件尺寸進(jìn)行切割，切割后層合板的尺寸為60 mm×70 mm×1 mm。然后，采用特種膠膜（J?272，黑龍江石油化工研究院）進(jìn)行黏接，將黏接后的夾芯結(jié)構(gòu)放入熱壓罐中，在壓力為0.1 MPa、溫度為100 ℃條件下保溫、保壓240 min。為了保證黏接強(qiáng)度，需要在夾芯結(jié)構(gòu)上放置1個(gè)質(zhì)量塊。褶皺夾芯結(jié)構(gòu)的制備如圖9所示。

表3 T700碳纖維復(fù)合材料單向板的力學(xué)性能

Tab.3 Mechanical properties of T700 carbon fiber composite unidirectional plate

圖9 V型褶皺夾芯結(jié)構(gòu)的制備

2 V型褶皺夾芯結(jié)構(gòu)的壓縮性能實(shí)驗(yàn)

為了探究不同浸膠量對(duì)V型復(fù)合材料褶皺夾芯結(jié)構(gòu)壓縮性能的影響，對(duì)3種不同浸膠量的夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了壓縮實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)按照GB/T 1453—2005《夾層結(jié)構(gòu)或芯子平壓性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，位移加載速率為0.5 mm/min，溫度為25 ℃；試樣兩表面的平行度公差為0.10 mm，試樣邊長(zhǎng)大于等于60 mm，試件的幾何尺寸為60 mm×70 mm×30 mm。在每種浸膠量下制備3個(gè)試件，根據(jù)GB/T 1464《非金屬夾層結(jié)構(gòu)或芯子密度試驗(yàn)方法》計(jì)算試樣的密度，并對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行錄像。

3 分析與討論

針對(duì)3種不同浸膠量褶皺芯子的復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了壓縮實(shí)驗(yàn)，在壓縮實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察并記錄其失效模式。

浸膠量分別為11%、17%、22%的褶皺夾芯結(jié)構(gòu)的應(yīng)力?應(yīng)變曲線如圖10所示。3種不同浸膠量的褶皺夾芯結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖11所示。由實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)可得到破壞載荷，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了誤差分析，結(jié)果如表4所示。根據(jù)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算夾芯結(jié)構(gòu)的平壓強(qiáng)度和壓縮模量，結(jié)果如表5所示。

圖10 3種不同浸膠量褶皺芯子夾芯結(jié)構(gòu)的應(yīng)力?應(yīng)變曲線

Fig.10 Stress-strain curves of folded core sandwich structures with three different dipped glue concentrations

表4 實(shí)驗(yàn)所得破壞載荷的誤差分析

Tab.4 Error analysis of experimental failure load

表5 不同浸膠量的褶皺芯子夾芯結(jié)構(gòu)的壓縮性能參數(shù)

Tab.5 Compression performance parameters of folded sandwich structures with different dipped glue concentrations

根據(jù)圖10中的曲線特征，可將其分為4個(gè)階段。第1階段為彈性階段，對(duì)應(yīng)圖10中的區(qū)域1，在此階段壓縮載荷呈線性上升趨勢(shì)，直至達(dá)到破壞載荷（破壞載荷數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表4）。隨著壓縮位移的增大，進(jìn)入第2階段——壓潰階段，對(duì)應(yīng)圖10中的區(qū)域2，此時(shí)芯子的壁面起皺，即結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，進(jìn)入后屈曲狀態(tài)，芯子的承載能力降低。隨后進(jìn)入第3個(gè)階段——載荷平臺(tái)期，對(duì)應(yīng)圖10中的區(qū)域3，此階段的褶皺芯子夾芯結(jié)構(gòu)有一定的承載能力，載荷為極限載荷的2/3左右。第4個(gè)階段為致密化階段，對(duì)應(yīng)圖10中的區(qū)域4，此階段因芯子壁面自接觸，芯子變得密實(shí)，所能承受的載荷逐漸增大。在卸載后，芯子發(fā)生了回彈現(xiàn)象。卸除壓縮載荷后的夾芯結(jié)構(gòu)高度為24 mm（原高度為30 mm），回彈量為80%，即整體高度變化相對(duì)較小。

比較3種浸膠量的褶皺夾芯結(jié)構(gòu)的應(yīng)力?應(yīng)變曲線可知，在一定范圍內(nèi)，隨著浸膠量的增大，夾芯結(jié)構(gòu)的極限載荷、平壓強(qiáng)度、壓縮模量均隨之增大，且芯子浸膠量與夾芯結(jié)構(gòu)的極限載荷近似成正比例線性關(guān)系。3種浸膠量的褶皺芯子夾芯結(jié)構(gòu)的失效模式極為相近，都在芯子壁面先出現(xiàn)起皺，然后引起芯子棱線屈曲，芯子的承載能力減弱，進(jìn)入載荷平臺(tái)期，隨后因芯子壁面的自接觸，芯子變得密實(shí)，承載能力再次提升。

3種浸膠量的褶皺芯子夾芯結(jié)構(gòu)的失效模式極為相似，故此處僅放一組典型照片，如圖12所示。

圖12 褶皺芯子夾芯結(jié)構(gòu)失效過(guò)程

4 結(jié)語(yǔ)

采用真空吸附成型工藝可一次性制備出所需的復(fù)合材料褶皺芯子，具有很高的設(shè)計(jì)靈活性，且制備效率較高。目前，該工藝存在成型尺寸精度不高等問(wèn)題，需要后續(xù)進(jìn)行改進(jìn)。

通過(guò)壓縮實(shí)驗(yàn)測(cè)試可知，在一定范圍內(nèi)，復(fù)合材料褶皺夾芯結(jié)構(gòu)的破壞載荷、平壓強(qiáng)度和彈性模量隨著浸膠量的增大而增大，芯子的浸膠量分別為11%、17%、22%的褶皺夾芯結(jié)構(gòu)的破壞載荷分別為362.853、420.521、471.389 N，芯子浸膠量與V型褶皺夾芯結(jié)構(gòu)的破壞載荷近似成正比例線性關(guān)系。3種浸膠量的夾芯結(jié)構(gòu)在壓縮載荷作用下的失效模式相同，即芯子壁面起皺、芯子棱線屈曲、芯子整體失效。

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Preparation and Compression Performance of Composite Folded Sandwich Structure

YANG Yang, WANG Xin-zhu, JIAN Kai-lin

(College of Aerospace Engineering, Chongqing University, Chongqing 400040, China)

The work aims to explore the one-off forming process of composite folded core and study the effect of dipped glue concentration on the compression performance of folded sandwich structure. V-shaped folded sandwich structure was taken as the research object. Firstly, the vacuum draw forming was used to build a V-shaped composite folded core. Then, the folded core was compounded with the carbon fiber composite laminate by a bonding process to obtain the composite folded sandwich structure. Finally, the mechanical properties and failure modes of the structure under the action of compression load were investigated by experimental tests and the effects of different dipped glue concentration on the compression performance were analyzed. The folded core was prepared by the vacuum draw forming at one time, but the forming precision was required to be improved. From the compression test, the failure of the folded sandwich structure began with the core wall, gradually expanded to the prism lines, and finally reached the whole core. The failure load of the folded sandwich structure under the glue concentrations of 11%, 17% and 22% was 362.853 N, 420.521 N, and 471.389 N, respectively. The vacuum draw forming can prepare the folded core at one time with high efficiency, but it still needs to be improved due to low precision of forming size. In a certain range, the ultimate compression load of the composite folded sandwich structure is approximately proportional to the dipped glue concentration.

V-shaped folded sandwich structure; vacuum draw forming; compression performance; failure modes

O341; TB484

A

1001-3563(2022)23-0144-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.23.017

2022?04?21

重慶市留創(chuàng)計(jì)劃創(chuàng)新類項(xiàng)目（cx2020001）；重慶市技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用發(fā)展專項(xiàng)融合創(chuàng)新重點(diǎn)項(xiàng)目（Z20211357）

楊陽(yáng)（1994—），男，碩士，主要研究方向?yàn)楹娇蘸教鞆?fù)合材料。

王新筑（1976—），男，博士，講師，主要研究方向?yàn)橄冗M(jìn)材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制備工藝及性能評(píng)估。

責(zé)任編輯：彭颋