玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板抗低速?zèng)_擊性能評(píng)價(jià)分析.pdf

1、玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板(Glass Fiber Reinforced Aluminum Laminates, GLARE)是將玻璃纖維/環(huán)氧樹脂預(yù)浸料與高強(qiáng)度的鋁合金薄板進(jìn)行交替鋪層，在特定的溫度和壓力下固化成型。玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板同時(shí)具備鋁合金薄板以及玻璃纖維/環(huán)氧樹脂預(yù)浸料的優(yōu)點(diǎn)。與鋁合金薄板相比，GLARE層合板有更好的抗腐蝕性能、防火性能以及更低的密度，并且具有更高的損傷容限，在沖擊和疲勞方面尤為凸顯。與玻璃纖維/環(huán)氧樹

2、脂預(yù)浸料相比，GLARE層合板更易于加工及切割。在制備成本及制備復(fù)雜程度方面，GLARE層合板要高于鋁合金薄板，但是GLARE層合板作為飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料的平均使用壽命要更長(zhǎng)，同時(shí)在使用期間的破損檢測(cè)和維修也更加方便。正因?yàn)镚LARE層合板具備這些優(yōu)良的機(jī)械性能，它被廣泛運(yùn)用于航空領(lǐng)域。在本文中，對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板進(jìn)行低速?zèng)_擊試驗(yàn)，同時(shí)應(yīng)用ABAQUS/Explicit有限元分析軟件對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬，研究GLARE層合板在沖擊過程中

3、的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
　　采用不同的沖擊能量、不同的沖頭直徑以及不同的落錘重量分別對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板進(jìn)行低速?zèng)_擊試驗(yàn)。結(jié)果表明，在同樣沖擊試驗(yàn)條件下，隨著沖擊能量的逐漸增大，GLARE層合板受低速?zèng)_擊作用的響應(yīng)時(shí)間逐漸變短，而峰值載荷及峰值位移在逐漸增大，沖頭直徑和落錘重量的增大對(duì)層合板承載能力的影響在逐漸減弱。應(yīng)用ABAQUS軟件建立了GLARE層合板受低速?zèng)_擊作用的有限元計(jì)算模型，通過對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果，驗(yàn)證了該有限元

4、模型的可靠性。
　　利用已驗(yàn)證過的有限元模型來預(yù)測(cè)分析含圓孔玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板的抗沖擊性能，并研究圓孔邊緣至沖擊中心的距離L以及圓孔直徑D對(duì)GLARE層合板抗沖擊性能的影響規(guī)律，從試件的裂紋長(zhǎng)度、初始損傷時(shí)間以及峰值載荷等方面進(jìn)行分析。數(shù)值模擬結(jié)果表明，當(dāng)受到?jīng)_擊載荷作用時(shí)，與沖擊面鋁合金相比，非沖擊面的鋁合金層總是更早的發(fā)生初始損傷并產(chǎn)生裂紋，損傷面積也更大。當(dāng)沖擊能量為40J且圓孔直徑為8mm時(shí)，依據(jù)裂紋長(zhǎng)度與L的關(guān)系得