碳纤维-不锈钢层板热载条件下冲击动态响应及层间损伤仿真研究

发布时间：2017-12-31 16:36

本文关键词：碳纤维-不锈钢层板热载条件下冲击动态响应及层间损伤仿真研究　出处：《应用数学和力学》2016年10期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：为了研究碳纤维不锈钢层板的冲击动态响应以及热载荷条件下的冲击性能,采用ABAQUS/Explicit,编写基于复合材料渐进损伤用户子程序VUMAT;引入Johnson-Cook模型,仿真计算了碳纤维增强环氧树脂基复合材料-SS304不锈钢层板热载条件下冲击动态响应过程;分析了其冲击动态响应及渐进损伤,着重讨论了热载荷条件对碳纤维金属层板的冲击能量吸收、接触力等抗冲击性能及失效模式的影响.结果显示,高速冲击载荷作用下,纤维层的脆性断裂、金属层的塑性变形以及纤维层与金属层之间的脱层是碳纤维不锈钢层板的主要失效形式.热载荷的存在直接影响了冲头的接触力,随环境温度升高,接触力总体上降低,子弹的速度衰减越慢,剩余速度增大.结果表明,热载荷降低了纤维金属板的冲击动能吸收特性,弱化了碳纤维金属板的抗冲击性能.无论是纤维金属层板的整体破坏,还是纤维失效、基体失效和脱层失效,热载荷都产生了重要影响.
[Abstract]:In order to study the impact dynamic response of carbon fiber stainless steel laminates and the impact properties under thermal load, ABAQUS/Explicit was used. Write the user subprogram VUMATT based on progressive damage of composite material; Johnson-Cook model was introduced to simulate the impact dynamic response of carbon fiber reinforced epoxy matrix composite-SS304 stainless steel laminate under hot load. The impact dynamic response and progressive damage of carbon fiber laminates are analyzed, and the effects of thermal loading conditions on the impact energy absorption, contact force and failure modes of CFRP are discussed. The brittle fracture of fiber layer under high speed impact load. The plastic deformation of metal layer and the delamination between fiber layer and metal layer are the main failure modes of carbon fiber stainless steel laminate. The results show that the thermal load decreases the kinetic energy absorption characteristics of the fiber-metal plate with the decrease of the contact force and the decrease of the velocity decay and the increase of the remaining velocity. The impact resistance of carbon fiber sheet is weakened. Whether it is the whole failure of fiber metal laminate or fiber failure, matrix failure and delamination failure, thermal load has an important effect.
【作者单位】：中国空间技术研究院北京卫星制造厂;哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(11272096)~~
【分类号】：V214
【正文快照】： (我刊编委王振清来稿)引言由于具有比强度、比模量高以及良好的可设计性等优点,复合材料被广泛地应用于工业工程领域,特别是航空航天领域[1].复合材料的使用比例甚至被用来评价航空航天结构的先进性.然而,复合材料也存在一些缺点,如成本高、可塑性不足、抗冲击性能差等.传统的

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