冲击对复合材料的结构损伤是不可避免的，薄层复合材料在受到较大锥体冲击能量时会被穿透，冲击后引起的不可见损伤对复合材料的力学性能影响很大。复合材料的抗冲击特性影响因素多，复合材料的抗冲击性能对纤维织物本身特性、复合材料的面密度和厚度较为敏感。本文在冲击速度为2~8m/s（通常所指的低速冲击速度）的条件下，研究了影响芳纶复合材料抗锥体穿透的因素。

　　按设计要求裁预浸料，在模具中正交铺层，在热压机上成型，按规定的固化工艺条件执行。试件厚度为1.50~2.50mm。锥体冲击试验采用坠落式穿透实验台。圆锥体锥度60±30°，锥尖半径0.5°mm，锥尖部分高度10±2mm，锥尖硬度HRC50，试验冲击速度范围2~8m/s。

　　树脂基体改变芳纶复合材料的树脂体积含量，测试其抗锥体穿透能量。从结果看，同种纤维、相同铺层复合材料的抗锥体穿透能量相近。从实验得出，在满足结构力学性能要求时，树脂体积含量为35%~40%，芳纶复合材料的抗锥体穿透性能较好。树脂基体破坏吸收的能量包括基体变形能和合材料时应力集中在锥尖部分，树脂破裂的范围较小；随着锥体的侵入，复合材料还受到锥体的横向挤压作用，树脂屈服变形、破裂；纤维限制树脂基体的变形，纤维的断裂应变小于纯树脂的断裂应变，所以树脂基体破坏吸收的总能量很小。

　　考察复合材料的单位重量效应和厚度效应对结构材料的抗穿透能量具有实际意义，满足抗锥体穿透能量29.4J的玻璃纤维复合材料和芳纶复合材料的单位厚度及单位重量抗穿透能量。从单位厚度抗穿透能量来看，试验范围内芳纶复合材料与玻璃纤维复合材料相比优势并不明显，但芳纶复合材料的单位重量抗穿透能量优势较大。单纯从这点来看，芳纶复合材料可使结构材料重量减轻35%左右。

　　为优化成型压力，考察压力对芳纶复合材料抗穿透能量的影响，实验中固定层数、面密度、固化温度等参数，只改变固化压力。芳纶复合材料铺层为7层时固化压力与复合材料单位厚度抗穿透能量的关系曲线，当固化压力从0.3MPa升到1.25MPa时，单位厚度抗穿透能量有所提高。因为随着压力增加，一方面提高了复合材料的致密程度，有利于纤维的协同作用；另一方面使基体-纤维结合状况改善。两者共同的效果可吸收更多能量，提高复合材料抗穿透能力。当固化压力从1.25MPa增加到2.0MPa时，单位厚度抗穿透能量的变化很小。因此，固化压力为1.0~1.25MPa比较合适。

　　纤维织物是影响复合材料抗锥体穿透性纶复合材料的单位重量抗锥体穿透能量比玻璃纤维复合材料大1/3。芳纶复合材料的抗维体穿透能力随面密度的增加而增加，复合材料存在着明显的厚度效应：厚度增加，单位厚度抗穿透能量增加。在试验条件下，芳纶复合材料固化压力在1.0~1.25MPa可提高单位厚度抗穿透能量。

　　阅读延伸：《碳纤维材料耐冲击性能怎么样》