復(fù)合材料層合板低速沖擊有限元模擬分析.pdf

1、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在制備和服役期間經(jīng)常遭到各種意外載荷的沖擊作用，特別是各類低能量載荷的沖擊，從而在結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會產(chǎn)生目視不可見的損傷，這類損傷常常削弱了層合板結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的承載能力和使用壽命都大幅度下降。因此評價復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能以及預(yù)測相應(yīng)的沖擊損傷對其安全評估十分重要。
　　本文利用ABAQUS有限元軟件創(chuàng)建復(fù)合材料層合板低速沖擊時材料損傷的預(yù)報模型，調(diào)用損傷準(zhǔn)則和剛度衰減的用戶材料子程序VUMAT，預(yù)報多次低速沖

2、擊情況下，層合板的損傷累積過程。主要研究內(nèi)容如下所示：
　?。?）針對某經(jīng)典鋪層的復(fù)合材料層合板開展擺錘低速沖擊試驗(yàn)研究。主要工作包括復(fù)合材料層合板的制備，層合板的相關(guān)力學(xué)參數(shù)的測試以及擺錘低速沖擊。在沖擊試驗(yàn)中利用動態(tài)應(yīng)變分析系統(tǒng)采集沖擊正面的應(yīng)變值，在試驗(yàn)后利用超聲波掃描顯微鏡檢測承受低能量沖擊載荷的層合板層間分層脫粘面積，并在沖擊后的層合板試件中取一部分試件進(jìn)行相同能量的多次沖擊，分析層合板在多次沖擊下的應(yīng)變狀態(tài)和損傷擴(kuò)展情

3、況。
　　（2）通過編寫用戶材料子程序VUMAT建立三維有限元模型，模擬分析復(fù)合材料層合板低速沖擊損傷累積過程。建模時，在VUMAT中引用經(jīng)典的H-R（Hashin-Rotem）失效準(zhǔn)則判斷層合板組分材料的損傷，調(diào)入模型計算。并且在ABAQUS中，利用重啟動方法實(shí)現(xiàn)了多次沖擊的有限元模擬。最后將計算所得的應(yīng)變—時間曲線以及層間分層損傷面積的有限元結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，修正模型并驗(yàn)證仿真模型的合理性。
　?。?）應(yīng)用修正后合