復(fù)合材料層合板低速沖擊損傷表征與開孔分析.pdf

1、復(fù)合材料在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用越來越廣泛，并且在結(jié)構(gòu)中開始作為承力件。低速沖擊事件以其高發(fā)性、高隱蔽性和高危害性的特點(diǎn)，嚴(yán)重的危害了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。在這些工程應(yīng)用的背景下，本文對復(fù)合材料層合板進(jìn)行了低速沖擊后損傷表征的研究，并且針對含孔層合板討論了開孔因素對其低速沖擊響應(yīng)的影響。
　　本文以落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)為平臺，依照美國材料與試驗(yàn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)，搭建了一個(gè)低速沖擊試驗(yàn)平臺；使用 FORTRAN語言編寫了基于剛度漸進(jìn)折減和三維H

2、ashin損傷失效準(zhǔn)則的用戶自定義材料子程序，與粘結(jié)單元損傷理論一起建立了一個(gè)三維低速沖擊有限元模型。通過對復(fù)合材料層合板進(jìn)行落錘沖擊試驗(yàn)，更好地了解了低速沖擊載荷下層合板的損傷模式和損傷情況，對三維低速沖擊有限元模型進(jìn)行了系數(shù)修正和正確性驗(yàn)證，使得仿真分析與試驗(yàn)結(jié)果的吻合度更好。
　　利用上述研究方式，本文通過對比分析得到如下結(jié)論：
　　（1）對于無孔層合板，在經(jīng)過低速沖擊后，層合板上表面凹坑深度隨著沖擊能量變化的趨勢與層

3、合板內(nèi)部分層面積隨著沖擊能量變化的發(fā)展情況完全一致，可以使用上表面凹坑深度作為層合板內(nèi)部分層損傷程度的一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)。層合板基體、纖維損傷隨著沖擊能量的增大，增長速度慢慢變緩，與上述兩種損傷表現(xiàn)出的增長特征不同。
　　（2）開孔因素會對層合板的沖擊響應(yīng)造成影響，其中開孔位置與沖擊點(diǎn)的距離影響較大，開孔形狀影響較小。隨著開孔位置與沖擊點(diǎn)距離的增大，整個(gè)低速沖擊持續(xù)的時(shí)間變短，沖擊力峰值變大；層合板內(nèi)部分層面積最大的層間粘結(jié)層將會改變位