朱炜垚
,
许希武
复合材料学报
对T300/QY8911复合材料层板进行了低速冲击、 冲击后压缩以及冲击后疲劳试验研究。通过对冲击后的层板进行目视检测和超声C扫描获得了层板受低速冲击后的若干损伤特征; 在压-压疲劳试验中, 测量了损伤的扩展情况。讨论了冲击能量与损伤面积以及冲击后剩余压缩强度的关系, 分析了含冲击损伤层合板在压缩载荷及压-压疲劳载荷下的主要破坏机制。结果表明, 低速冲击损伤对该类层板的强度和疲劳性能影响很大, 在3.75 J/mm的冲击能量下, 层板剩余压缩强度下降了65%; 在压-压疲劳载荷作用下, 其损伤扩展大致可分为两个阶段, 占整个疲劳寿命约60%的前一阶段损伤扩展较为缓慢; 而疲劳寿命的后半阶段损伤则开始加速扩展, 并导致材料破坏。
关键词:
复合材料层合板
,
低速冲击
,
剩余压缩强度
,
疲劳
,
损伤扩展
饶辉
,
许希武
,
朱炜垚
,
张超
复合材料学报
建立了复合材料加筋板在横向低速冲击载荷作用下的渐进损伤有限元模型.该模型考虑了复合材料加筋板受低速冲击时的纤维断裂、基体开裂及分层脱粘等五种典型的损伤形式,在层内采用应变描述的失效判据,结合相应的材料性能退化方案,通过编写VUMAT用户自定义子程序以实现相应损伤类型的判断和演化.在层间以及筋条与层板间加入界面元,模拟层间区域的情况,结合传统的应力失效判据和断裂力学中的能量释放率准则来判断分层损伤的起始和演化规律.通过对数值模拟结果与实验数据的比较,验证了模型的合理性和有效性.同时探讨了不同位置、不同冲击能量以及含初始损伤(脱粘)等因素对复合材料加筋板低速冲击性能的影响.
关键词:
复合材料加筋板
,
低速冲击
,
界面元
,
有限元法
,
动态响应
谭建设
,
张晓晶
,
张俊琪
,
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
王裕龙
,
许希武
,
毛春见
复合材料学报
建立了缝合复合材料层板在低速冲击载荷下的渐进损伤分析模型.模型中采用空间杆单元模拟缝线的作用;采用三维实体单元模拟缝合层板,通过基于应变描述的Hashin准则,结合相应的材料性能退化方案模拟层板的损伤和演化;采用界面单元模拟层间界面,结合传统的应力失效判据和断裂力学中的应变能释放率准则判断分层的起始和扩展规律.通过对碳800环氧树脂复合材料(T800/5228)层板的数值仿真结果和试验结果相比较,验证了模型的正确性,同时讨论了不同冲击能量下缝合层板的损伤规律.研究结果表明:缝线能够有效地抑制层板的分层损伤扩展;相同冲击能量下缝合与未缝合层板的基体损伤和纤维损伤在厚度分布上相似,缝合层板的损伤都要小于未缝合层板.
关键词:
缝合复合材料层板
,
低速冲击
,
界面元
,
失效模式
,
渐进损伤
李诗哲
,
陈艳
,
伊鹏跃
,
于哲峰
,
汪海
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150518.005
为预测复合材料层合板的低速冲击特性,提出一种基于弹簧质量模型的冲击分层响应模拟方法.首先根据假定的分层数量和分层面积计算分层前后的弯曲刚度与挠度变化,进而模拟出含分层过程的冲击头运动时间历程.然后,由冲击头的加速度计算接触力,并基于材料的弹-塑性接触定律计算出永久凹坑深度.随后,对共固化复合材料翼盒的壁板进行了低速冲击实验,冲击点分为3种类型:2个梁间蒙皮的中点位置、蒙皮与翼梁T型连接的胶接区边界和梁的正上方.接着,分析对比了不同冲击点的接触力、分层阈值力和凹坑深度的特点.最后,使用所提出的模型计算第1种冲击点的接触力、永久凹坑深度和吸收能量,并分析了矩形板长宽比对薄膜刚度及接触力的影响.结果表明:模拟的接触力与实测结果吻合良好,对永久凹坑深度和吸收能量的模拟精度也较高,所提模拟方法有效;随着长宽比的减小,薄膜刚度迅速增大,从而使接触力显著增大.
关键词:
复合材料壁板
,
低速冲击
,
分层
,
接触力
,
凹坑
左翠平
,
孙宝忠
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150623.002
研究了三维正交机织玄武岩/环氧树脂复合材料在180℃高温环境下老化不同时间后的低速冲击力学性能,测试得到了不同老化时间的试样在低速冲击过程中的载荷-位移曲线.研究发现:随着老化时间增加,三维正交机织玄武岩/环氧树脂复合材料能承受的最大载荷下降,位移逐渐增加,载荷-位移曲线斜率逐渐下降;随着冲击能量增加,老化条件相同的三维正交机织玄武岩/环氧树脂复合材料试样最大承受载荷增大,位移和曲线斜率增加.对高温老化后三维正交机织玄武岩/环氧树脂复合材料试样进行SEM观察,发现纤维与树脂基体脱粘有裂纹产生,且裂纹数目和面积随着老化时间延长而增加.
关键词:
三维正交机织玄武岩/环氧树脂复合材料
,
高温老化
,
低速冲击
,
SEM
,
裂纹
张迪
,
郑锡涛
,
杨超
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160121.003
为研究三维编织复合材料的损伤容限性能，首先，利用同种纤维、基体和工艺分别制作了4种三维编织复合材料和1种层合复合材料；然后，进行了相同复合材料在不同冲击能量下的及不同复合材料在相同冲击能量下的低速冲击试验和冲击后压缩试验；最后，进行了冲击后的C扫描损伤检测，并对比了冲击后凹坑深度、损伤面积和损伤宽度。结果显示：层合复合材料的损伤形貌主要呈椭圆状，且分层损伤严重，而三维编织复合材料的损伤形貌主要呈十字状，三维编织复合材料的整体性较好；层合复合材料和三维编织复合材料冲击能量的拐点均出现在30 J 附近；三维编织复合材料的剩余压缩强度较高，其损伤容限性能优于层合复合材料。所得结论可为三维编织复合材料的工程应用提供指导。
关键词:
三维编织复合材料
,
损伤容限
,
低速冲击
,
冲击后压缩
,
拐点
宁宝军
,
于哲峰
,
叶文勋
,
汪海
,
毛赢
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151120.001
为通过冲击点位移获得复合材料层压板的低速冲击性能，首先，在层压板落重冲击试验中，使用高速激光位移传感器测得冲击点背部的位移和速度；然后，基于弹簧-质量冲击模型，以冲击点位移计算了冲击接触力，并通过无损冲击试验标定了弹簧-质量模型参数；接着，模拟了有损伤冲击过程的接触力，利用实测冲击点速度响应判定了分层产生的时刻，并根据模拟结果得出了分层阈值力；最后，根据无损检测结果进行了层压板抗弯刚度的折减，使用弹簧-质量模型计算了产生冲击损伤后的接触力及能量吸收曲线，使用冲头和冲击点背部位移计算凹坑的实时深度。结果显示：结构受冲击发生分层时，由于层压板刚度的突降，冲击点速度出现剧烈震荡，该现象可以作为结构出现分层损伤的识别特征；产生冲击损伤后的接触力及能量吸收曲线的计算结果与试验测试结果吻合。计算所得凹坑的实时深度随冲击能量的变化趋势与冲击后测试的凹坑深度变化趋势一致。这些结果表明提出的基于非接触测量技术的方法可用于无法直接测量接触力情况下的层压板冲击性能分析。
关键词:
低速冲击
,
非接触测量
,
分层阈值力
,
冲击点速度
,
凹坑深度
李晓峰
,
曲贵民
,
李博儒
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151105.001
为获得圆孔对玻璃纤维增强铝合金(GLARE)层合板抗冲击性能的影响规律,采用40 J的冲击能量对无孔和含圆孔 GLARE层合板进行了落锤低速冲击试验,获得了冲击载荷、挠度和能量-时间曲线.应用ABAQUS/Explicit有限元分析软件对试验进行模拟,并预测了圆孔直径对GLARE层合板抗冲击性能的影响.结果显示:在低速冲击下,GLARE层合板纤维层的失效模式以分层损伤和纤维断裂为主;随着圆孔边缘至冲击中心距离的增加,层合板的冲击载荷峰值提高,而挠度峰值减小;数值模拟结果与试验结果的比较验证了模型的合理性;随着圆孔直径的增大,GLARE层合板的抗冲击性能逐步劣化.
关键词:
GLARE层合板
,
圆孔
,
抗冲击性能
,
低速冲击
,
有限元分析
姚磊江
,
李自山
,
程起有
,
童小燕
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00311
通过2D C/SiC复合材料的低速冲击试验和冲击后压缩试验,以及超声C扫描和红外热波两种无损检测方法,研究了冲击能量与冲击损伤的关系及其对压缩性能的影响.结果表明:C/SiC具有较好的损伤容限能力,冲击能量低于1.5J时几乎无目视损伤,高于9J时有被击穿的趋势.冲击后的名义压缩强度和压缩模量随着冲击能量的增加呈下降趋势,最多分别下降了44.7%和16.9%.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
2D
,
C/SiC
,
低速冲击
,
冲击后压缩
