复合材料层压板结构低速冲击损伤仿真的分析.pdf

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1、第28卷第5期2015年9月机电产品开崖与刨新Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsV01．28．No．5Sop．，2015文章编号：1002-6673(2015)05-091-03复合材料层压板结构低速冲击损伤仿真的分析郭孝欢，孙法亮，范洪波(空军第一航空学院，河南信阳464000)摘要：针对复合材料层压板结构由于铺层多且走向各异，难以确定损伤规律的问题，论文建立了复合材料层压板结构低速冲击损伤数值仿真模型，开展了实验件低速冲击试验。试

2、验表明，层压板结构存在明显的对冲击的敏感性。损伤形态为典型的“8”字形。损伤以分层破坏为主并且是一个由被冲击材料背面向冲击接触面发展的过程，上述规律可用应力波理论解释。同时，试验证明论文所开发的低速冲击损伤数值仿真模型能够较好地对损伤进行预判。关键词：复合材料；数值模拟；冲击实验；损伤规律中图分类号：’I玛91．9文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2015．05．034SimulationandAnalysisforCompositeLaminatesSubject

3、edtoLowVelocityImpactGUOXiao-Huan，SUNFa-Liang，FANHong-Bo口heFirstAeronauticalCollegeofAirForce，XinyangHenan464000，China)Abstract：Amodeloflow—velocityimpactisdevelopedtosimulateandpredictthedamageofcompositelaminates、Ⅳit}lmorephes．Com-positelaminatesisvery

4、sensitivetoimpact．Thedelaminationwhichissimilarto”8”isdevelopedformthebacktothesideofimpactcon-tacted．ThetheoryofstresswaveCanbeexplainedthisphenomenon．Inordertoproveit．astandardtestofcompositelaminates埘d1eightpliesunderlowvelocityimpactloadingismade．Ago

5、odagreementbetweenthepredicteddelaminationandtheexperimentresultsshowsthemodelCanbeusedtopredictlowvelocityimpactdamageoncompositelaminates．Keywords：compositestructure；simulation；impacttest；danlagediscipline0引言据统计，某型飞机复合材料结构损伤90％都来源于平时使用和维护中的低速冲击破坏。因此明确复

6、合材料结构在低速冲击下的损伤机理及规律对飞机损伤检测评估具有很好指导作用，并可为损伤检测评估研究提供依据。目前这一领域已引起了国内外学者的高度重视。：Moura[t1等进行了碳／环氧层合板的低速冲击试验，研究发现层合板在低速冲击下的主要损伤形式为分层和横向裂纹。choi嗵过试验研究了层合板受冲击时基体开裂与分层之间的关系，认为基体裂纹是层合板受冲击后的初始损伤形式，外层的基体裂纹主要是由弯曲作用产生的。沈真等人田的研究发现，落锤低速冲击试验和集中准静态压痕试验均会出现拐点现象，且拐点可表征纤维和基体作为

7、整体抵抗冲击的最大能力。为了更好地研究层压板的损伤机理，Kubair基于I。。。。。。。。。。。。’。。。。。。。。。。。‘。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。‘。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。‘。‘。。。。。。。。。。。。。。。。。。。’。。。。。‘。。。。。。。。。。。。。。。。1。’。。。。。。一修稿日期：2015-08-01作者简介：郭孝欢(1985一)，女，讲师。主要研究方向：无损检测：技术与仪器。MCVFE建立了粘性模型来模拟复合材料层压板结构的损伤起始和损伤

8、扩展。Faggiani等【4】采用Puck准则判断损伤起始，并且引入粘接元模型模拟层间分层损伤，Rai．mondot目指出冲击问题中。在每个铺层均加入粘结元的模型将导致CPU的计算时间延长至原模型的30-40倍。使得用粘结元模拟低速冲击过程中层间分层的方法难以应用于实际复合材料航空结构的设计和分析中。本文针对T300／QY891l碳纤维增强树脂基复合材料层压板的落锤冲击试验，利用ANSYS有限元分析软件，建立了复合材料层压板结构损伤模型，并