復合材料層合板沖擊損傷影響因素分析

2.1.2　沖頭與層合板的接觸分析

　　圖2所示為受不同材料的沖頭沖擊時，沖頭的位移-時間曲線及層合板正中心受沖擊點處的位移-時間曲線，位移取沿層合板上表面的外法線方向為正。從圖2中可以看出，無論是沖頭的最大位移還是板中心處的最大位移，鋼沖頭的都要大于鋁沖頭的。通過比較鋼和鋁的性能可以看出，沖擊物越硬，層合板的變形就越大。

圖3所示為受不同材料的沖頭沖擊時沖頭的速度-時間曲線，速度取沿層合板上表面的外法線方向為正。從圖3可以看出，在沖頭與層合板開始接觸到離開層合板這段時間里，沖頭的速度在不斷地波動。這是因為當沖頭與層合板發生接觸后，由于層合板阻力的作用，沖頭的速度開始降低，但是當層合板內產生損傷后，其阻力會減小，導致了沖頭的速度會有一個瞬間增大的過程，其后在阻力的作用下，在沒有新的損傷出現之前，沖頭的速度又開始減小，從而導致了沖頭的速度發生波動。通過圖3中兩條曲線的對比可以看出，鋼沖頭的速度波動幅度要小于鋁沖頭的，且在沖頭與層合板開始接觸到離開層合板這段時間里，鋼沖頭的速度絕對值幾乎在每一時刻都高于鋁沖頭。這表明在沖頭與層合板接觸的時間段內，沖擊物越硬，其速度波動性越小，且沖擊速度越高。

不同材料的沖頭沖擊時，沖頭與層合板接觸分析的相關數據見表4(沖擊能量為5.9J)。從表4可以看出，雖然兩種沖頭與層合板開始接觸的時間是一致的，但是與鋁沖頭相比，鋼沖頭開始反彈的時間要早一些，即鋼沖頭與層合板的總接觸時間比鋁沖頭與層合板的接觸時間要短，且鋼沖頭的最大位移要大于鋁沖頭的最大位移。