权国政
,
武东森
,
黄小双
,
李贵胜
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.增刊(Ⅱ).036
由拉伸实验获得 E-玻纤增强复合板材的基本力学性能参数，为构建损伤分析模型及冲击有限元模型提供底层数据。通过弹性力学推导材料正交各向异性的本构关系，并对本构关系中的刚度矩阵进行数值解析，得到复合材料弹性本构方程；将结果应用于Hashin强度准则，建立以连续损伤力学为基础的正交各向异性损伤本构模型。将所建立的弹性及损伤本构关系赋予层合板三维模型，通过ABAQUS/Explicit软件模拟弹丸低速冲击GFRP板进行复合材料损伤力学分析，结果表明层合板内部损伤主要是分层和基体开裂，且层间脱层损伤面积远大于层内损伤，而各层内损伤模式中最主要的是基体开裂，其次是纤维断裂，而基体挤压和纤维挤压损伤区域相对较少。当层合板发生冲击变形后，冲击背部承受较大拉应力，微观上的损伤扩展演变到一定程度，基体开裂和纤维断裂会首先产生于GFRP冲击背面，而越靠近上表面损伤程度越小。
关键词:
复合材料层合板
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拉伸实验
,
数值模拟
,
本构模型
权国政
,
武东森
,
李贵胜
机械工程材料
由拉伸试验获得E玻璃纤维2D编织层铺增强树脂基复合材料的力学性能,通过弹性力学推导出材料正交各向异性的本构关系,并对本构关系中的刚度矩阵进行数值解析,得到复合材料的弹性本构方程;将结果应用于Hashin强度准则,建立了以连续损伤力学为基础的正交各向异性损伤本构模型.将所建立的弹性及损伤本构关系赋予层合板三维模型,通过ABAQUS/Explicit软件模拟弹丸冲击复合材料层合板的过程,并对模拟结果进行分析.结果表明:当冲击载荷达到材料的临界损伤值(732N)时层合板发生破裂,并在24μs达到最大变形量,此时应力重新分配,且复合材料横截面上的应力在中心处从0向外逐渐增大到509.8 MPa;在冲击整个过程中,材料的损伤从中心向四周呈放射状递减.
关键词:
复合材料层合板
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拉伸试验
,
数值模拟
,
本构模型
权国政
,
武东森
,
李贵胜
材料导报
由面向和侧向冲击试验获得E玻璃纤维环氧树脂基复合材料在5.24 m/s冲击速度下的载荷-时间曲线,通过对面向和侧向抗冲击能力的比较及断口形貌分析,研究其各自的断裂机制.结果表明:侧向冲击试样冲击损伤门槛值P1及峰值P2均明显高于面向冲击试样；冲击试验后面向冲击层合板试样存在明显的裂纹和层间分离,而侧向冲击试样不存在层间分离,其原因是层间本身结合力较小,面向冲击试样层间所受剪应力与板面平行,易发生层间分离,而侧向冲击试样所受剪应力与板面垂直,不易发生层间分离.由于层间分离削弱了材料的比强度和比模量,因此侧向抗冲击性能比面向抗冲击性能好.
关键词:
复合材料层合板
,
冲击
,
分层
,
吸能
