碳纤维复合材料层合板低速冲击损伤应力分析

作     者：张华伟 邵延汤 向陈世 吴佳璐 ZHANG Hua-wei;SHAO Yan-tang;XIANG Chen-shi;WU Jia-lu

作者机构：广东石油化工学院机电工程学院广东茂名525000 广东石油化工学院广东省石化装备故障诊断重点实验室广东茂名525000 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 

基　　金：国家自然科学基金(51475086) 广东石油化工学院校级科研基金(2020rc020) 茂名市科技计划(2022025) 

出 版 物：《精密成形工程》 (Journal of Netshape Forming Engineering)

年 卷 期：2023年第15卷第1期

页      码：106-112页

摘      要：目的 为掌握碳纤维复合材料板在低速冲击载荷作用下的损伤规律,延缓失效破坏,对其冲击损伤的应力状态进行研究。方法 基于ABAQUS平台,建立碳纤维复合材料层合板低速冲击有限元模型,采用Hashin失效准则和VUMAT用户子程序,对碳纤维复合材料层合板的冲击过程进行数值模拟,同时考虑层合板层内与层间失效,以此来研究低速冲击条件下复合材料的损伤机理,分析冲击损伤过程中的应力变化趋势,讨论应力的分布状态。重点研究铺层角度及铺层距离冲头远近对应力的影响。结果 不同角度铺层的应力传播轨迹均沿着纤维方向和垂直于纤维方向同时扩展,应力均先增加至极限值而后迅速下降;铺层角度越大,板料的承载能力越弱,0°铺层的极限应力为1 432 MPa,而90°铺层的极限应力降至1 206 MPa;离冲头越远的铺层应力越小,达到峰值的时间更早且率先下降,说明远离冲头的铺层更早发生失效。结论揭示了碳纤维层合板在低速冲击载荷作用下的应力状态及其对损伤的影响规律,能够为复合材料层合板零件设计提供参考。

主 题 词：碳纤维复合材料层合板 低速冲击 损伤分析 力学机理 应力 数值模拟 

学科分类：08[工学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1674-6457.2023.01.014

馆 藏 号：203118146...