本发明涉及复合材料研究领域，具体涉及一种含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构及其制备方法和性能评价方法。
背景技术：
1、复合材料三明治结构因为其优异的疲劳和抗冲击性能，在学术和工业领域受到了极大的关注和研究，并且广泛的应用于航空航天、汽车、船舶等领域，因此，对于该结构材料进行创新研究以进一步提升其力学性能是非常必要的。
2、弹性体作为一种柔性材料，有助于改善传统轻质高强材料的脆性特性，为先进轻量化材料的力学性能提升提供了巨大潜力。这种弹性体材料经常被引入到碳纤维复合材料层合板以提高层合板的韧性，提升损伤阻抗。
3、在对cfrp蒙皮的三明治夹芯结构进行研究过程中，我们发现并未有相关研究在该结构cfrp蒙皮中进行弹性体的引入而对该类型材料进行增韧以提高其抗冲击性能，即使弹性体引入传统轻质高强材料可以明显改善抗冲击性能的结论已经得到证实。
技术实现思路
1、本发明设计开发了一种含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构，本发明的发明目的是在蒙皮的不同区域引入适当比例的弹性体层，挺高抗冲击性能。
2、本发明还设计开发了一种含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构的制备方法，发明的发明目的是解决在现有纯蒙皮的cfrp-蜂窝铝三明治结构中插入弹性体的制备问题。
3、本发明还设计开发了一种含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构的性能评价方法，本发明的发明目的是提供通过仿真和实验相结合为基础的一种抗冲击评估的方法。
4、本发明提供的技术方案为：
5、一种含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构，包括：
6、在所述cfrp-蜂窝铝中的上蒙皮不同铺层的0℃frp和90℃frp之间或/和下蒙皮不同铺层的0℃frp和90℃frp之间的之间插入弹性体。
7、优选的是，在所述cfrp-蜂窝铝中的上蒙皮的第二层cfrp和第三层cfrp之间、第五层cfrp和第六层cfrp之间插入弹性体。
8、一种含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构的制备方法，包括如下步骤：
9、步骤一、采用单向cfrp预浸料正交铺叠上蒙皮和下蒙皮，在铺叠上蒙皮和下蒙皮的过程中，根据需要在上蒙皮不同铺层的0℃frp和90℃frp之间或/和下蒙皮不同铺层的0℃frp和90℃frp之间的之间插入弹性体；
10、步骤二、将插入了弹性体的蒙皮单独固化；
11、步骤三、将固化后的蒙皮、蜂窝铝夹芯和未固化的蒙皮通过环氧树脂胶膜连接后再进行固化，得到所述含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构。
12、一种含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构的性能评价方法，包括如下步骤：
13、步骤一、对所述含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构和纯cfrp-蜂窝铝夹层结构分别进行多组能量冲击预实验，确定冲击能量范围；
14、步骤二、在所述冲击能量范围内对所述含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构进行低速冲击实验，同时建立低速冲击下的仿真模型；
15、步骤三、比较所述仿真模型和所述低速冲击实验的实验结果，获取多个性能参数，确定所述仿真模型的可行性并根据所述性能参数对所述含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构进行性能评价。
16、优选的是，在所述步骤三中，所述性能参数包括载荷历程曲线、冲击后的宏观图像、冲击后的微观图像、塑性能量-位移曲线、裂纹能量-位移曲线、冲击后的分层图像、冲击后层内损伤图像和冲击过程中的能量分布曲线。
17、优选的是，所述载荷历程曲线包括载荷-时间曲线、载荷-位移曲线和能量-时间曲线。
18、优选的是，所述冲击后层内损伤图像中包括冲击后cfrp面板不同铺层的基体失效图像和不同cfrp铺层的能量耗散图像。
19、优选的是，冲击能量范围为8j～15j。
20、优选的是，在所述步骤二中进行低速冲击实验包括如下过程：将待冲击的样件夹在夹具中，将球形锤头质量为5kg、球形锤头直径为16mm的冲击器进行预设能量对所述含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构进行冲击；
21、其中，所述预设能量包括10j和15j，冲击速度不大于3.4m/s。
22、优选的是，在所述步骤三中，进行性能评价包括：
23、在所述载荷历程曲线中通过震荡的出现评价所述含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构有损伤的开始；
24、在所述冲击后的宏观图像中通过上蒙皮的变形和中间的蜂窝铝被压缩屈曲的程度评价冲击能量；
25、在所述冲击后的微观图像中通过上蒙皮损伤情况评价冲击能量；
26、在所述塑性能量-位移曲线中通过陡降的出现评价所述含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构中蜂窝铝断裂情况；
27、所述裂纹能量-位移曲线中通过陡降的出现评价所述含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构中上蒙皮的断裂情况；
28、在所述冲击后的分层图像中通过分层情况确定评价在所述含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构中弹性体的引入对减少分层的作用；
29、在所述冲击后cfrp面板不同铺层的基体失效图像和所述不同cfrp铺层的能量耗散图像中通过基体开裂面积比例评价基体破坏程度；
30、在所述冲击过程中的能量分布曲线中通过能量分布评价整体承载能力。
31、本发明所述的有益效果：
32、1、本发明设计在传统的纯cfrp蒙皮的蜂窝铝三明治夹芯结构中根据应用场景和力学性能要求引入适当比例弹性体层，以提高其抗冲击性能，并且采用实验和数值方法比较了含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构与纯cfrp蒙皮的蜂窝铝三明治夹芯结构的冲击性能，从冲击损伤机理和能量分布的角度解释了这种差异和弹性体对于三明治结构冲击损伤机制的影响；
33、2、本发明提供的含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构与传统的纯cfrp蒙皮的蜂窝铝三明治夹芯结构相比，含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构具有更高的抗冲击能力，尤其是在大冲击能量下的损伤阻抗要有更大的提升。弹性体层的引入使冲击器附近的载荷分布到更大的区域，因此，更多的材料参与弹性能量吸收，在较小的损伤量下提高材料的利用率。cfrp与铝之间以及0°和90°cfrp之间的分层现象减少，基体破坏分布较大较分散，也更均匀，蜂窝铝的塑性变形也减小了。
1.一种含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构，其特征在于，在所述cfrp-蜂窝铝中的上蒙皮的第二层cfrp和第三层cfrp之间、第五层cfrp和第六层cfrp之间插入弹性体。
3.一种含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.一种含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构的性能评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构的性能评价方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述性能参数包括载荷历程曲线、冲击后的宏观图像、冲击后的微观图像、塑性能量-位移曲线、裂纹能量-位移曲线、冲击后的分层图像、冲击后层内损伤图像和冲击过程中的能量分布曲线。
6.如权利要求5所述的含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构的性能评价方法，其特征在于，所述载荷历程曲线包括载荷-时间曲线、载荷-位移曲线和能量-时间曲线。
7.如权利要求6所述的含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构的性能评价方法，其特征在于，所述冲击后层内损伤图像中包括冲击后cfrp面板不同铺层的基体失效图像和不同cfrp铺层的能量耗散图像。
8.如权利要求4-7中任一项所述的含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构的性能评价方法，其特征在于，冲击能量范围为8j～15j。
9.如权利要求4-7中任一项所述的含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构的性能评价方法，其特征在于，在所述步骤二中进行低速冲击实验包括如下过程：将待冲击的样件夹在夹具中，将球形锤头质量为5kg、球形锤头直径为16mm的冲击器进行预设能量对所述含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构进行冲击；
10.如权利要求7所述的含有弹性体层的cfrp-蜂窝铝三明治结构的性能评价方法，其特征在于，在所述步骤三中，进行性能评价包括：
