復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊有限元模擬分析.pdf

1、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在制備和服役期間經(jīng)常遭到各種意外載荷的沖擊作用，特別是各類低能量載荷的沖擊，從而在結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生目視不可見(jiàn)的損傷，這類損傷常常削弱了層合板結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的承載能力和使用壽命都大幅度下降。因此評(píng)價(jià)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能以及預(yù)測(cè)相應(yīng)的沖擊損傷對(duì)其安全評(píng)估十分重要。
　　本文利用ABAQUS有限元軟件創(chuàng)建復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊時(shí)材料損傷的預(yù)報(bào)模型，調(diào)用損傷準(zhǔn)則和剛度衰減的用戶材料子程序VUMAT，預(yù)報(bào)多次低速?zèng)_

2、擊情況下，層合板的損傷累積過(guò)程。主要研究?jī)?nèi)容如下所示：
　?。?）針對(duì)某經(jīng)典鋪層的復(fù)合材料層合板開(kāi)展擺錘低速?zèng)_擊試驗(yàn)研究。主要工作包括復(fù)合材料層合板的制備，層合板的相關(guān)力學(xué)參數(shù)的測(cè)試以及擺錘低速?zèng)_擊。在沖擊試驗(yàn)中利用動(dòng)態(tài)應(yīng)變分析系統(tǒng)采集沖擊正面的應(yīng)變值，在試驗(yàn)后利用超聲波掃描顯微鏡檢測(cè)承受低能量沖擊載荷的層合板層間分層脫粘面積，并在沖擊后的層合板試件中取一部分試件進(jìn)行相同能量的多次沖擊，分析層合板在多次沖擊下的應(yīng)變狀態(tài)和損傷擴(kuò)展情

3、況。
　　（2）通過(guò)編寫用戶材料子程序VUMAT建立三維有限元模型，模擬分析復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊損傷累積過(guò)程。建模時(shí)，在VUMAT中引用經(jīng)典的H-R（Hashin-Rotem）失效準(zhǔn)則判斷層合板組分材料的損傷，調(diào)入模型計(jì)算。并且在ABAQUS中，利用重啟動(dòng)方法實(shí)現(xiàn)了多次沖擊的有限元模擬。最后將計(jì)算所得的應(yīng)變—時(shí)間曲線以及層間分層損傷面積的有限元結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，修正模型并驗(yàn)證仿真模型的合理性。
　?。?）應(yīng)用修正后合