编织型复合材料低速冲击损伤及剩余压缩强度研究

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1、机械设计与制造第3期120MachineryDesign＆Manufacture2009年3月文章编号：1001-3997（2009）03-0120-03编织型复合材料低速冲击损伤及剩余压缩强度研究*1，222皇甫劭炜童小燕姚磊江12（西北工业大学航空学院，西安710072）（无人机特种技术国防科技重点实验室，西安710065）Researchonlowvelocityimpactdamageandresidualcompressivestrengthofwovencomposites1，222HUANGFUShao-wei，TONGXiao-yan

2、，YAOLei-jiang1（CollegeofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China）2（NationalLaboratoryofUAVSpecialTechnology，Xi’an710065，China）【摘要】通过应用三维逐渐累积损伤理论和分析技术，建立了适用于编织型复合材料板的低速冲击（LVI）及冲击后压缩破坏（CVI）过程的一种全程分析方法。该方法对复合材

3、料板的冲击以及冲击后含损伤板在压缩载荷下损伤扩展的全过程进行分析，分析中把冲击后复合材料板的预测损伤直接用于剩余压缩强度研究，从而提高了最终失效载荷的预测精度，而且避免了为获得冲击后损伤状态参数所进行的大量试验，同时开发了与由MSC.NASTRAN求解器调用执行的模拟程序。关键词：低速冲击；编织型复合材料；逐渐损伤；剩余压缩强度【Abstract】Itproposedawholeprocessanalysismethodforcompressivedamageprocessaftertheimpactofwoven

4、compositesusingthe3Dprogressivedamagetheoryandanalysistechnique.Itdevelopedasimulationprogramwhichcanpredicttheimpact，postimpactdamagestatusandprogressivecompressivestrengthdamageprocessesandultimatefailureloadofanywovencompositesbasedontheMSC.NASTRANfiniteelementcode.

5、Keywords：Lowvelocityimpact；Wovencomposites；Progressivedamage；Residualcompressivestrength中图分类号：TH16文献标识码：A编织型复合材料是国外八十年代后期发展起来的一种新型相应的处理程序，并应用该程序模拟了编织型复合材料受低速冲结构设计的复合材料，纤维增强编织复合材料比传统的层合板具击载荷作用下的损伤演化过程以及含损伤复合材料板受压缩载有较好的层间刚度，层间强度和韧性性

6、能，且抗冲击性能好，加之荷的损伤演化过程.通过与已有文献结果的比较，验证了方法及可以适应高效率的自动化生产方式，铺层性好，在模塑过程中，能程序的正确性，同时较大程度的提高最终失效载荷的预测精度。保持纤维不错位，易于制造各种不规则外形的构件等特点。而且1逐渐累积损伤分析编织或是纺织结构在微结构上满足一定特殊力学要求上独具优逐渐累积损伤分析模型一般包括两部分：应力分析和失效分势。故采用编织和缝纫纤维加强的复合材料做为结构件在航空，析。通常应力分析都采用有限单元分析技术，对编织型复合材料航天和汽车工业里有着很大的潜力[1]。板而言，其应力分析的基础是经典层

7、合板理论。本文基于MSC软复合材料结构在制造和使用过程中常常会遇到诸如工具坠件的应力分析开发了复合材料层合板的冲击及冲击后的压缩破落、设备撞击等低速冲击，使其容易产生损伤，并且表面损伤往往坏全程分析模拟程序。失效分析是逐渐累积损伤分析方法中最重很小，很难直接观察到，而内部和冲击内表面往往损伤严重。这些要的步骤之一，它直接关系到整个分析过程结果的好坏。失效分内部损伤将使结构的力学性能严重退化，强度甚至可削弱（35～[2]析主要包括3个部分：失效准则、参数退化和总体失效判据。40）%，对结构的整体破坏和失效形成潜在的威胁。因此，研究复合材料的低速冲击损伤

8、及剩余强度问题具有重要的理论与实践1.1失效准则意义。目前关于复合材料层合板的冲击及其剩余压缩强度研究1.1