CFRP层合板冲击后压缩失效分析数值模拟

发布时间：2021-08-11 04:06

　　复合材料层合板的损伤容限是复合材料结构设计的关键因素。针对碳纤维增强复合材料（CFRP）层合板低速冲击损伤和压缩破坏问题,本文基于连续损伤力学和粘结单元模型,在ABAQUS中对两种不同冲击能量下的层合板进行了低速冲击和冲击后压缩仿真分析,并对层内和层间损伤进行了研究,分析了层合板的冲击损伤与压缩失效行为,通过与试验结果进行对比,验证了该模型的有效性。研究结果表明:冲击损伤对层合板的剩余压缩强度有着重要影响,试件的破坏开始于冲击损伤区域,并逐渐扩展到层合板的边缘,压缩力快速下降,层合板最终失效。 

【文章来源】：复合材料科学与工程. 2020,(05)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

CFRP层合板低速冲击试验平台

其中:GS=Gs+Gt;GT=Gn+Gs;G n C 、G s C 和G t C 分别为法向与两个切向的临界断裂能;η的取值与材料有关,本文中,选取η=1.45。4 结果与结论

图5为复合材料层合板低速冲击后沿厚度方向所得的分层损伤投影面积。通过观察图形可以发现,分层损伤的轮廓可以大概看作椭圆形,相比于15 J冲击能量的层合板,25 J冲击能量层合板的分层区域面积更大,因此损伤更为严重。更为精确的分层损伤面积计算可以通过测量来获得,通过测量可以发现15 J和25 J冲击能量下的分层面积分别为197 mm2、267 mm2,从而验证了之前的观察。图6为25 J冲击能量下不同子层结合面处的层间分层损伤(冲击背面为第1层),从图中可以看出,离冲击面距离越近,分层区域面积越大,冲击面的分层区域面积明显大于冲击背面的损伤区域面积。这是因为靠近冲击面的层合板承受了较大的冲击力,因此分层损伤比较严重。图6 25 J冲击能量下不同层的分层损伤面积

【参考文献】：
期刊论文
[1]相对冲击位置和补片层数对胶接修理CFRP复合材料层合板抗冲击性能的影响[J]. 孙振辉,铁瑛,侯玉亮,李成.  复合材料学报. 2019(05)
[2]先进复合材料与航空航天[J]. 杜善义.  复合材料学报. 2007(01)
[3]先进复合材料在航空航天的应用综述[J]. 何东晓.  高科技纤维与应用. 2006(02)



本文编号：3335414