纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗高速彈體沖擊性能研究.pdf

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于各種大型結(jié)構(gòu)物的主要承載部件，其抗沖擊性能受到各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。與金屬材料相比，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有多種優(yōu)點(diǎn)，如輕質(zhì)、耐腐蝕、耐疲勞等，但復(fù)合材料具有各向異性、破壞模式復(fù)雜及受增強(qiáng)材料影響具有不同的應(yīng)變率特性的特點(diǎn)，使得其相關(guān)研究難度較大。本文選取具有應(yīng)變率相關(guān)性的玻璃纖維及Kevlar材料研究其抗高速彈體沖擊性能，利用工程近似方法及數(shù)值仿真方法，圍繞彈體剩余速度、靶板的吸能及破壞模式對靶板的抗彈性能進(jìn)行研究

2、。
　　首先，給出了預(yù)測彈體剩余速度的理論計(jì)算模型?；谀芰渴睾阍?，將沖擊過程中的動(dòng)能損失分為彈體變形和靶板變形兩部分。靶板變形包括靶板局部失效及整體屈曲兩部分，其吸能主要包括沖擊變形吸能、纖維斷裂吸能、剪切失效吸能、基體損傷吸能及脫層吸能。將整個(gè)沖擊過程離散為多個(gè)微小增量步，編寫了計(jì)算彈體剩余速度的MATLAB程序。為了提升模型的精確性，引入了動(dòng)態(tài)增強(qiáng)因子。根據(jù)該模型計(jì)算得到的彈體剩余速度與現(xiàn)有文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好。

3、>　　其次，總結(jié)了用于復(fù)合材料的強(qiáng)度準(zhǔn)則和本構(gòu)模型，對有限元計(jì)算過程中材料損傷演化過程及實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行了研究。并將二維Hashin準(zhǔn)則擴(kuò)展到三維情況，通過修改關(guān)鍵字的方式寫入了Abaqus子程序VUMAT，供有限元仿真計(jì)算調(diào)用。
　　最后，采用殼單元和實(shí)體單元對復(fù)合材料層合板的彈道侵徹過程進(jìn)行了有限元模擬，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比，結(jié)果吻合較好。對采用兩種單元的區(qū)別及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了討論。結(jié)果表明，采用殼單元的優(yōu)點(diǎn)是可以縮短計(jì)算時(shí)間，但其