基于有限元與解析法的復(fù)合材料沖擊響應(yīng)參數(shù)分析.pdf

1、為研究動力學(xué)參數(shù)對復(fù)合材料層壓板沖擊響應(yīng)的影響,首先改進了傳統(tǒng)的剛度折減方案,利用數(shù)值方法分析了不同剛度折減方案對沖擊響應(yīng)的影響,開發(fā)了ABAQUS平臺下復(fù)合材料層壓板三維參數(shù)化建模程序。然后基于彈塑性接觸定律,引入分層損傷,建立了考慮分層損傷與永久凹坑深度的大、小質(zhì)量沖頭沖擊響應(yīng)的解析模型,并進行了驗證。結(jié)合解析方法與有限元方法,研究了沖頭質(zhì)量、速度、半徑、層壓板跨度、厚度、材料參數(shù)等對接觸力歷程與永久凹坑深度的影響。結(jié)果表明解析模型

2、結(jié)果與有限元結(jié)論一致,可較準(zhǔn)確地描述層壓板的沖擊響應(yīng)特性。
　　對于大質(zhì)量沖頭沖擊響應(yīng),接觸力最大值隨沖頭質(zhì)量、速度、層壓板厚度、材料參數(shù)的增大而增大,隨著層壓板半徑的增大而減小,而沖頭半徑對其基本無影響。永久凹坑深度分別與沖擊能量和沖頭半徑平方根的倒數(shù)基本成正比;隨著層壓板厚度的增大而增大,隨層壓板跨度、材料剛度的增大而減小。對于彈簧-質(zhì)量模型,當(dāng)接觸剛度與彎曲剛度比值大于200時,宜采用單自由度模型,小于20時,宜采用雙自由度

3、,比值介于20-200時,兩種模型都可描述沖擊響應(yīng)特性。
　　對于小質(zhì)量沖頭沖擊,接觸力最大值隨著沖頭質(zhì)量、速度、直徑、層壓板厚度、材料參數(shù)的增大而增大,永久凹坑深度隨著沖擊頭質(zhì)量、速度、層壓板厚度的增大而增大,隨著沖擊頭半徑、材料剛度的增大而減小,而層壓板跨度對接觸力與永久凹坑深度無影響。當(dāng)層壓板厚度增大或者沖頭質(zhì)量變小時,沖擊響應(yīng)類型由無限大板模型向半空間模型轉(zhuǎn)變。小質(zhì)量沖頭沖擊下存在二次沖擊現(xiàn)象,其與層壓板的剛度及沖擊能量有