整体中空夹层复合材料低速冲击性能及剩余强度研究

【摘要】：复合材料尤其是夹层结构复合材料对冲击载荷比较敏感,冲击载荷引起的损伤会严重影响复合材料力学性能。整体中空夹层复合材料作为一种新型的三维机织夹层复合材料,具有优良的整体性能,很好地克服了传统夹层复合材料受冲击易分层等缺点。本文针对整体中空夹层复合材料的低速冲击性能及其冲击后的剩余强度问题进行了有限元计算,并与实验结果进行了对比。研究主要包含以下几个方面: 选取了整体中空夹层复合材料的最小结构单元,预测了整体中空夹层复合材料的面内弹性常数,并在此基础上建立了整体中空夹层复合材料动力有限元分析模型,对不同能量的冲击进行了模拟,得到了冲击过程中损伤情况。 建立含冲击损伤整体中空夹层复合材料的有限元模型,选用Comanho刚度退化方式,采用开口等效法和软化夹杂法结合的方法对模型的剩余强度进行了分析预测。 对整体中空夹层复合材料进行低速冲击实验和冲击后剩余强度实验,通过实验值和理论预测值的对比,表明力学模型的合理性;同时比较了该材料和蜂窝夹层复合材料的低速冲击性能。