铺层顺序对复合材料层合板冲击损伤阻抗性能的影响研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lustt005
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复合材料层合板结构在制造、安装、维修和使用的过程中,不可避免地会受到外物的冲击。随着先进复合材料在飞机上的广泛应用,其损伤问题也越来越多的得到研究人员的重视。层压板的损伤阻抗作为衡量材料属性的重要指标也正是在这一背景下产生的。由于利用试验来研究复合材料,存在着试件制作困难、试验成本较高等问题,所以很多研究者把对复合材料冲击性能的研究集中在了基于实验的理论分析和数值模拟上。本文通过建立有效的3D有限元模型,对复合材料层合板在低速冲击下的损伤行为进行分析和预测。层合板面内损伤采用改进的Chang/Chang失效准则做判据,得到面内各类损伤形式,如纤维拉伸失效、纤维压缩失效、基体拉伸失效、基体压缩失效等。层合板层间损伤采用与Mixed-Mode粘接元等效的TIEBREAK接触模拟,该接触结合传统的应力失效判据和断裂力学中的能量释放率准则来预测层间分层的起始和扩展。数值计算结果和实验结果对比分析表明,该方法是合理和准确的。利用上述经过验证的数值方法对多种铺层顺序的复合材料层合板的冲击损伤进行有限元模拟和分析。结合层合板受冲击损伤的特点,从层间角度、铺层方向、铺层重叠等三个方面研究铺层顺序对复合材料层合板抗冲击性能的影响,再在对三种影响因素综合分析并提出提高层合板损伤阻抗的设计准则。
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