Page 157 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 李天宇，等： 典型爆炸冲击载荷下T800碳纤维层合板的损伤特性 第 3 期

壮等 [27] 分别对不同冲击体正侵彻与斜侵彻 T800 型 CFRP 层合板进行了试验研究。目前对 T800 型

CFRP 层合板的研究主要着眼于不同物体的冲击侵彻载荷，且缺乏与常规材料性能的量化对比分析。因
此，本文中以 T800/3200 型 CFRP 层合板为研究对象，通过试验研究其在破片侵彻与爆炸冲击波 2 种载
荷下的失效模式，并在 2 种载荷下与飞行器制造中常用的航空铝材料进行抗载荷性能对比，比较 2 种不
同载荷下 T800 型 CFRP 层合板的特征与性能差异。

1 破片冲击载荷试验

1.1 试验设计
为系统评估 T800/3200CFRP 层合板的弹道冲击响应特性，采用弹道枪发射破片打击 CFRP 层合板，
开展多组正侵彻试验。为对比研究层合板抗侵彻特性，设置几何参数相同的 2024-T3 航空铝板，开展正
侵彻试验作为对照。此外，为考察靶板在不同破片作用下的侵彻特性，设置几何参数相同但密度更低的
YG6 型钨钢合金珠，开展其打击 CFRP 层合板的正侵彻试验作为对照。

破片冲击载荷试验使用 14.5 mm 口径的弹
道枪进行，使用高速摄像机进行破片速度的观测
与计算。破片为球状钨珠，实测直径为 9.02 mm，
质量为 (7.08±0.01) g。用于对照的球状 YG6 钨
钢 珠 的 质 量 为 5 . 2 5 g 。 试 验 采 用 的 靶 板 为
T800/3200 型 CFRP 层合板和 2024-T3 航空铝板，
层合板的铺层信息为 [(0°/45°/90°/45°/−45°) ] ，靶
2 s
板厚度为 3.5 mm，尺寸为 100 mm×100 mm。各
试验装置与场景如图 1 所示。
在工程实际应用场景中，复合材料层合板
图 1 破片载荷试验装置与场景
受冲击后产生的表面形貌参数（如凹坑深度、破
Fig. 1 Fragment loading test device and scenario
孔直径等几何损伤特征）会显著影响飞行器的气
动构型完整性及结构的承载特性。更值得注意的是，由于 CFRP 层合板具有各向异性的叠层结构特性，在
动态侵彻过程中易产生分层损伤、基体裂纹扩展及纤维/树脂界面失效等损伤模式，同样可能会引发飞行
器关键部件功能失效，诱发进一步破坏。为全面表征复合材料的损伤特征，采用 CT 扫描检测方式 [23] 获取

CFRP 层合板内部的损伤情况，通过异常面积测量获取层合板脱层的比率，以量化描述其内部损伤状况。
试验测得正侵彻的入射速度与剩余速度如表 1 所示。

表 1 T800/3200 型 CFRP 靶板侵彻试验结果
Table 1 T800/3200 CFRP target plate penetration experimental results
试验编号 破片材质 靶体材质 入射速度/(m·s ) 剩余速度/(m·s )
−1
−1
1 钨 T800/3200 CFRP 41 未穿透
2 钨 T800/3200 CFRP 178 16
3 钨 T800/3200 CFRP 183 86
4 钨 T800/3200 CFRP 190 126
5 钨 T800/3200 CFRP 227 172
6 钨 T800/3200 CFRP 149 未穿透
7 钨 T800/3200 CFRP 179 9
8 钨 T800/3200 CFRP 184 106
9 钨 T800/3200 CFRP 228 169

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