碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料低速沖擊損傷的數(shù)值模擬研究.pdf

1、復(fù)合材料層合板由于其比強(qiáng)度高、比剛度高、可設(shè)計性強(qiáng)，在航空、航天領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用。但是層合板對低速沖擊非常敏感，低能量物體的沖擊一般會在層板內(nèi)部造成諸如纖維斷裂、基體破壞、層間分層等損傷，這些損傷導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力和結(jié)構(gòu)使用壽命的大幅下降，對結(jié)構(gòu)的安全使用構(gòu)成潛在的威脅。因而，對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的沖擊響應(yīng)和損傷問題的研究具有重大的意義和應(yīng)用價值。
　　本文利用ANSYS/LS-DYNA有限元仿真平臺，采用復(fù)合材料損傷材料模型和薄殼單

2、元建立了復(fù)合材料層合板低速沖擊的有限元模型。在該模型中，薄殼單元用來模擬分析層合板子層的基體和纖維損傷，并對已損傷的單元進(jìn)行相應(yīng)的剛度折減;對于層合板的層間損傷，采用節(jié)點(diǎn)約束失效方法來預(yù)測分層損傷。通過仿真結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)的對比顯示，模擬預(yù)測的損傷形狀和損傷面積與實驗結(jié)果基本一致，從而驗證了本文仿真方法的可行性。
　　本文還基于所建立的有限元數(shù)值仿真模型，研究了不同能量沖擊下層板的損傷及動態(tài)響應(yīng)，并對鋪層次序?qū)影鍥_擊的影響進(jìn)行了分