FMLs的低速?zèng)_擊損傷試驗(yàn)與數(shù)值分析方法研究.pdf

1、纖維金屬層板(FMLs)是一種由金屬薄板和纖維復(fù)合材料板交替鋪層粘接而成的一種混雜復(fù)合材料層板。因其兼有復(fù)合材料和金屬材料的優(yōu)異特性，近年來(lái)FMLs成為航空結(jié)構(gòu)應(yīng)用的熱門(mén)材料之一。目前國(guó)外已對(duì)FMLs沖擊問(wèn)題進(jìn)行了大量研究并取得了豐富的研究成果。隨著我國(guó)航空工業(yè)的發(fā)展，研究國(guó)產(chǎn)FMLs的結(jié)構(gòu)性能和斷裂機(jī)制成為亟需。故本文對(duì)國(guó)產(chǎn)FMLs的低速?zèng)_擊試驗(yàn)及數(shù)值分析方法進(jìn)行深入研究。主要內(nèi)容如下：
　　根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)外發(fā)表的論文，設(shè)計(jì)

2、了系列沖擊試驗(yàn)件和相關(guān)夾具，采用落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)對(duì)國(guó)產(chǎn)FMLs、鋁合金板、玻璃纖維復(fù)合材料層板和碳纖維復(fù)合材料層板進(jìn)行一系列不同能量的低速?zèng)_擊試驗(yàn)。對(duì)不同能量沖擊下四種試樣的表面可視損傷和沖擊響應(yīng)進(jìn)行了對(duì)比分析。分別探討了固支和簡(jiǎn)支兩種邊界條件以及鋁層軋制方向?qū)MLs沖擊響應(yīng)的影響，并對(duì)低速?zèng)_擊載荷下FMLs的響應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示：低速?zèng)_擊后FMLs的響應(yīng)和損傷有其獨(dú)特的特征規(guī)律；邊界條件對(duì)FMLs的沖擊響應(yīng)有一定影響，而鋁層軋

3、制方向?qū)MLs抗沖擊性能的影響卻不明顯；得益于0/90度交替鋪層的玻璃纖維層，F(xiàn)MLs的完全穿透能較相同厚度的鋁板要高約22％。
　　根據(jù)連續(xù)損傷力學(xué)原理，推導(dǎo)并建立了三維復(fù)合材料連續(xù)損傷模型，并編寫(xiě)了相應(yīng)的VUMAT子程序。采用ABAQUS軟件建立了FMLs低速?zèng)_擊的數(shù)值分析模型，并與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了該模型的準(zhǔn)確性。重點(diǎn)對(duì)典型試驗(yàn)條件下FMLs的沖擊損傷進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算分析，給出了FMLs不同階段的沖擊響應(yīng)特征；研究了沖擊過(guò)程