复合材料夹芯板的低速冲击响应研究

发布时间：2020-04-18 23:58

【摘要】：金属泡沫复合材料夹芯结构具有高比强度和高比模量,以及优异的耐疲劳、耐腐蚀和缓冲吸能性能。由于金属泡沫复合材料夹芯结构性能优异,使得其广泛应用于航空航天、建筑施工、体育器材、医疗设备等领域。广泛应用带来的问题也十分突出,在夹芯结构的实际使用过程中难免受到各种外物的冲击,冲击将降低夹芯结构的刚度和强度,从而影响其安全性。为了能够对金属泡沫复合材料夹芯结构受到低速冲击后的损伤、吸能性能和剩余强度进行准确预报,本文以铝泡沫复合材料夹芯板为研究对象,通过试验和有限元仿真方法对不同芯子厚度、冲击能量低速冲击下的力学响应进行了研究。具体研究内容如下:首先,对国内外复合材料层合板低速冲击损伤、复合材料夹芯结构低速冲击损伤以及复合材料夹芯结构剩余压缩强度研究进展进行了总结与阐述。其次,通过试验方法对铝泡沫芯子复合材料夹芯板的低速冲击力学性能进行了研究。通过落锤冲击试验研究了不同芯子厚度、不同冲击能量对复合材料夹芯板失效模式、吸能性能及初始阶段弹性刚度的影响。然后,采用有限元软件ABAQUS/Explicit显式动态分析模块,建立了夹芯板低速冲击有限元模型,并进行了收敛性验证。通过将数值仿真结果与试验结果对比分析,验证了有限元模型的有效性。通过在相邻铺层以及面板与铝泡沫芯子间建立cohesive单元,对夹芯板层间分层损伤也进行了分析。最后,通过芯子厚度10mm夹芯板进行剩余压缩强度试验,对不同冲击能量下夹芯板剩余压缩强度进行了对比研究。通过有限元仿真方法对夹芯板的剩余压缩强度进行预测,仿真结果与试验结果对比验证了有限元模型的有效性。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB33

【参考文献】

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本文编号：2632686