谭建设
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张晓晶
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张俊琪
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汪海
复合材料学报
以连续介质损伤力学(CDM)为基础,提出了一个有效的数值分析模型来模拟碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板低速冲击的接触力响应和能量响应.该模型考虑了不同的失效模式,引入了不可逆的损伤变量和新的刚度折减方式以考虑损伤造成的刚度变化,定义了耗散能的计算方式以考虑损伤造成的能量变化.通过在Abaqus/Explicit平台上编写VUMAT子程序具体实现模型,数值仿真与试验结果吻合较好,验证了该模型的有效性.此外,还综合考虑了Hashin准则与LaRC04准则各自的优缺点,用Hashin和LaRC04相混合得到的准则对低速冲击进行了模拟.结果表明:在冲击外载作用下当CFRP层合板中存在较多基体压缩失效时,采用混合的失效准则模拟得到的接触力响应和能量响应结果更接近试验结果,而使用纯Hashin准则得到的预测结果偏保守.
关键词:
复合材料
,
层合板
,
低速冲击
,
VUMAT
,
仿真
张俊琪
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刘龙权
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汪海
复合材料学报
为研究薄面板复合材料蜂窝夹层结构在冲击载荷下的接触力响应和损伤情况,用两种不同质量的冲头对不同面板厚度的复合材料夹层结构进行了多种能量的落锤式冲击试验,并对冲击后的试验件进行了损伤测量.结果表明:冲击能量相对较低时,最大接触力较小,随着冲击能量的增加,最大接触力在增大过程中会出现门槛值,即达到某一值后不再上升.低能量下,冲击损伤表现为面板凹坑和冲击点周围的少量分层,随着冲击能量变大,面板逐渐出现纤维断裂进而被穿透.面板未穿透时,冲头会反弹,接触力-时间曲线的下降段没有台阶,分层区域直径约为冲头直径的1.2倍;面板穿透时,冲头不反弹,接触力-时间曲线下降段出现台阶,分层区域直径约为冲头直径的1.8倍.当最大接触力达到门槛值后,相同冲击能量下,冲头质量越大,冲击持续时间越长,凹坑越深.
关键词:
薄面板
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蜂窝夹层结构
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接触力
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损伤
,
穿透
