纤维增强复合材料薄板低速冲击性能研究

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纤维增强复合材料薄板以特有的抗冲击性能,广泛应用于导弹发射的防护盖中。本文基于通用软件LS-DYNA,通过数值模拟方法研究了一种相比于直径其厚度非常小的纤维增强复合材料薄板,在薄板的一个面上开有两个互相垂直的矩形截面槽。通常情况下,低速冲击由于其冲击能量较小,往往不会造成侵彻穿透破坏。但由于薄板几何尺寸的特殊性、以及开槽的影响,该冲击过程仍造成了薄板的侵彻穿透破坏。分别对比薄板有槽和无槽的两种情况(其中无槽板厚度同有槽板最薄处一致),发现有槽薄板的破坏方式沿槽的方向十分规整,而无槽薄板被直接穿透。另外,对比两种情况下冲头与薄板发生冲击过程中的接触冲击力-时间曲线,无槽薄板的最大冲击力几乎是开槽薄板的3倍,但是开槽薄板在达到最大冲击力后的一段时间里,冲击力维持了一个较大的力值,而无槽板在达到最大冲击力后,迅速降低至较低的力值。本文提供了使用LS-DYNA并利用Chang/Chang准则作为材料的破坏本构模型的建模方式,为今后工程上关于这类薄板的低速冲击问题的分析方式提供了指导。
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