玻璃纖維增強鋁合金層合板抗低速沖擊性能評價分析.pdf

1、玻璃纖維增強鋁合金層合板(Glass Fiber Reinforced Aluminum Laminates, GLARE)是將玻璃纖維/環(huán)氧樹脂預(yù)浸料與高強度的鋁合金薄板進行交替鋪層，在特定的溫度和壓力下固化成型。玻璃纖維增強鋁合金層合板同時具備鋁合金薄板以及玻璃纖維/環(huán)氧樹脂預(yù)浸料的優(yōu)點。與鋁合金薄板相比，GLARE層合板有更好的抗腐蝕性能、防火性能以及更低的密度，并且具有更高的損傷容限，在沖擊和疲勞方面尤為凸顯。與玻璃纖維/環(huán)氧樹

2、脂預(yù)浸料相比，GLARE層合板更易于加工及切割。在制備成本及制備復(fù)雜程度方面，GLARE層合板要高于鋁合金薄板，但是GLARE層合板作為飛機結(jié)構(gòu)材料的平均使用壽命要更長，同時在使用期間的破損檢測和維修也更加方便。正因為GLARE層合板具備這些優(yōu)良的機械性能，它被廣泛運用于航空領(lǐng)域。在本文中，對玻璃纖維增強鋁合金層合板進行低速沖擊試驗，同時應(yīng)用ABAQUS/Explicit有限元分析軟件對試驗進行數(shù)值模擬，研究GLARE層合板在沖擊過程中

3、的動態(tài)響應(yīng)。
　　采用不同的沖擊能量、不同的沖頭直徑以及不同的落錘重量分別對玻璃纖維增強鋁合金層合板進行低速沖擊試驗。結(jié)果表明，在同樣沖擊試驗條件下，隨著沖擊能量的逐漸增大，GLARE層合板受低速沖擊作用的響應(yīng)時間逐漸變短，而峰值載荷及峰值位移在逐漸增大，沖頭直徑和落錘重量的增大對層合板承載能力的影響在逐漸減弱。應(yīng)用ABAQUS軟件建立了GLARE層合板受低速沖擊作用的有限元計算模型，通過對比試驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果，驗證了該有限元

4、模型的可靠性。
　　利用已驗證過的有限元模型來預(yù)測分析含圓孔玻璃纖維增強鋁合金層合板的抗沖擊性能，并研究圓孔邊緣至沖擊中心的距離L以及圓孔直徑D對GLARE層合板抗沖擊性能的影響規(guī)律，從試件的裂紋長度、初始損傷時間以及峰值載荷等方面進行分析。數(shù)值模擬結(jié)果表明，當受到?jīng)_擊載荷作用時，與沖擊面鋁合金相比，非沖擊面的鋁合金層總是更早的發(fā)生初始損傷并產(chǎn)生裂紋，損傷面積也更大。當沖擊能量為40J且圓孔直徑為8mm時，依據(jù)裂紋長度與L的關(guān)系得