2D編織型E玻纖環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料吸能特性研究.pdf

1、為了研究纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的沖擊吸能特性，本文制備了 E型玻璃纖維環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料，并對其進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合材料力學(xué)試驗(yàn)。通過拉伸、彎曲和沖擊試驗(yàn)測定了復(fù)合材料的力學(xué)特性，數(shù)值解析其彈性模量，泊松比，拉伸強(qiáng)度，剪切強(qiáng)度，沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能。針對纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的基本特點(diǎn)，以連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)為指導(dǎo)，建立了適合于數(shù)值計(jì)算的正交各向異性本構(gòu)模型，并引入Hashin破壞準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則同時(shí)考慮纖維拉伸斷裂和壓縮屈服折斷，基體拉伸斷裂和壓縮開裂四

2、種破壞模式，由于該模型考慮了沖擊作用下材料復(fù)雜多樣的損傷模式，因而能對復(fù)合材料的沖擊力學(xué)行為給出較為合理的描述，推導(dǎo)了該本構(gòu)模型的數(shù)值化描述方法，給出了模型在 ABAQUS/Explicit有限元程序中的計(jì)算流程,模擬了不同沖擊速度下，不同鋪層角的沖擊吸能特性。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.研究了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料不同制備方法，針對現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，采用手糊成型制備了玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，并分析了成型溫度、成型壓力、試劑配比等因素

3、對成型性能的影響。
　　2.對所制備的材料進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)。通過拉伸、彎曲和沖擊試驗(yàn)測定了復(fù)合材料的力學(xué)特性，并通過數(shù)值解析得到基本力學(xué)常數(shù)，為該材料進(jìn)行數(shù)值模擬分析提供了材料參數(shù)。
　　3.利用光學(xué)顯微鏡對不同破壞形式下的斷口進(jìn)行掃描，分析斷口形貌。拉伸破壞斷口基本上是平端口，主要破壞形式是纖維拔出斷裂；彎曲上側(cè)面失效形式為纖維和基體的壓潰，下側(cè)面的失效形式主要為纖維拔出失效；沖擊斷口參差不齊，并有大量的纖維束

4、拔出。
　　4.針對纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的基本特點(diǎn)，以連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)為指導(dǎo)，建立了適合于數(shù)值計(jì)算的正交各向異性本構(gòu)模型。引入Hashin破壞準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則同時(shí)考慮纖維拉伸斷裂和壓縮屈服折斷，基體拉伸斷裂和壓縮開裂四種破壞模式，因而能對復(fù)合材料的沖擊力學(xué)行為給出較為合理的描述，推導(dǎo)了該本構(gòu)模型的數(shù)值化描述方法，給出了模型在ABAQUS/Explicit有限元程序中的計(jì)算流程。
　　5．基于所推導(dǎo)出的含四種損傷的正交各向異性材料模型

5、，利用大型有限元分析軟件ABAQUS開展了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料沖擊過程的三維有限元數(shù)值模擬。對彈丸沖擊纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板進(jìn)行了計(jì)算，通過與國內(nèi)外文獻(xiàn)中所發(fā)表的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果的有效性。
　　6.數(shù)值模擬研究了不同速度下彈丸沖擊復(fù)合材料層合板的整個(gè)過程，得到了能量吸收隨初始速度的變化規(guī)律。研究了速度一定時(shí)能量吸收特性隨鋪層方向變化機(jī)理。根據(jù)層合板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，設(shè)置四種不同的鋪層方式對鋪層進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，數(shù)值分析不同鋪