高速弹丸冲击下复合材料层合板损伤特性仿真研究
本文选题:高速冲击 切入点:损伤程度 出处:《兵器材料科学与工程》2017年03期
【摘要】:为研究复合材料层合板在高速冲击下的损伤特性,通过有限元仿真方法,分析3种不同厚度的Kevlar纤维层合板及UHMWPE层合板在圆柱体、球体、立方体3种弹丸冲击作用下的变形破坏情况,得到3种层合板主要的总体变形破坏模式,并将结果与试验现象进行对比,明确弹丸初始动能与层合板总体变形破坏模式之间的关系。结果表明:高速弹丸冲击作用下,复合材料层合板的宏观破坏模式有整体弯曲变形、拉伸分层破坏和局部穿透破坏;对于UHMWPE材料,弹丸速度处于总体弯曲变形区与拉伸分层破坏区分界线时的吸能约为弹道极限时吸能的一半,而Kevlar纤维的吸能将超过弹道极限吸能的一半;当层合板受到圆柱体或立方体的冲击时,最大吸能将发生在弹道极限时,而球体的最大吸能发生在弹丸速度大于弹道极限时。
[Abstract]:In order to study the damage characteristics of composite laminates under high speed impact, three kinds of Kevlar fiber laminates with different thickness and UHMWPE laminates with different thickness are analyzed by finite element simulation.The main total deformation and failure modes of three kinds of laminated plates are obtained under the action of three kinds of projectiles, and the results are compared with the experimental phenomena.The relationship between the initial kinetic energy of projectile and the total deformation and failure mode of laminated plates is clarified.The results show that the macroscopic failure modes of composite laminates under high velocity projectile impact are integral bending deformation, tensile delamination failure and local penetrating failure.When the projectile velocity is at the boundary between the total bending deformation zone and the tensile delamination failure zone, the energy absorption of the projectile is about half of that of the ballistic limit, while the energy absorption of the Kevlar fiber will be more than half of the ballistic limit.When the laminated plate is impacted by a cylinder or a cube, the maximum energy absorption will occur at the ballistic limit, while the maximum energy absorption of the sphere will occur when the projectile velocity is larger than the ballistic limit.
【作者单位】: 海军工程大学舰船工程系;
【基金】:国家自然科学基金(51409253;51479204)
【分类号】:TB332
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,本文编号:1702776
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