復(fù)合材料泡沫芯夾層結(jié)構(gòu)是飛行器中常用的結(jié)構(gòu)形式，但由于夾層結(jié)構(gòu)的層間性能和抵抗低速?zèng)_擊性能較弱，在低速?zèng)_擊荷載的作用下，會(huì)造成面板基體開裂和纖維斷裂、夾芯壓塌、面板和芯材間的界面脫膠等多種失效，導(dǎo)致夾層結(jié)構(gòu)承載能力的下降。本文通過大型商用有限軟件ABAQUS對(duì)復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)的低速?zèng)_擊及沖擊后含損傷的夾層結(jié)構(gòu)在壓縮載荷作用下?lián)p傷擴(kuò)展的全過程進(jìn)行模擬研究，預(yù)測分析夾層結(jié)構(gòu)低速?zèng)_擊后的剩余壓縮強(qiáng)度。研究發(fā)現(xiàn)夾層結(jié)構(gòu)的損傷尺寸隨沖擊能量的增加而增大，殘余凹痕深度也隨之增加，而其剩余壓縮強(qiáng)度隨著沖擊能量的增加而降低。有限元模擬的結(jié)果與已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致，驗(yàn)證了此有限元模擬方法的可行性和正確性，為以后的泡沫夾層結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用提供了有效方法。

       復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)由于具有高比強(qiáng)度和高比剛度，耐疲勞、耐腐蝕、抗振動(dòng)性能好，并能有效吸收沖擊載荷，同時(shí)又能通過選擇適當(dāng)?shù)拿姘濉⑿静暮宛そY(jié)劑，滿足各種使用條件下的要求等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地用于各種結(jié)構(gòu)中，特別是應(yīng)用在航空航天和民用工業(yè)中，以達(dá)到減重、隔音等設(shè)計(jì)目的。復(fù)合材料夾層板和復(fù)合材料層合板相仿，其抵抗低速?zèng)_擊的性能很差，受沖擊后其內(nèi)部損傷形式和受載后損傷的擴(kuò)展過程及破壞行為更為復(fù)雜，目前復(fù)合材料夾層板的沖擊損傷研究是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之。復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的破壞也是一個(gè)十分復(fù)雜的問題，它有多種破壞模式。對(duì)于不同的破壞模式，復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)有不同的強(qiáng)度，如何知道一個(gè)實(shí)際的復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)在復(fù)雜的外載荷條件下的破壞模式及強(qiáng)度一直是人們研究的重點(diǎn)。國內(nèi)外的許多學(xué)者在不同的時(shí)期，采用不同的方法對(duì)這個(gè)問題都進(jìn)行了研究，其研究范圍涵蓋了泡沫夾層結(jié)構(gòu)的理論分析、夾芯的細(xì)觀結(jié)構(gòu)理論分析、數(shù)值模擬、試驗(yàn)以及增強(qiáng)技術(shù)等。

       沖擊損傷的剩余強(qiáng)度問題，是目前復(fù)合材料損傷容限研究領(lǐng)域中，最為人們關(guān)注的研究課題。對(duì)沖擊后剩余強(qiáng)度的研究主要基于4種方法：(1)軟化夾雜法，即將沖擊損傷等效為規(guī)則形狀的軟化夾雜，然后采用基于各種破壞準(zhǔn)則的點(diǎn)應(yīng)力或平均應(yīng)力判據(jù)確定板的失效強(qiáng)度；(2)層屈曲法，將沖擊損傷看作大小不同的多個(gè)規(guī)則形狀的分層，認(rèn)為壓縮破壞過程是各個(gè)子層不斷發(fā)生屈曲失效的過程，當(dāng)所有予層都屈曲時(shí)，層板發(fā)生破壞；(3)開口等效法，用一個(gè)圓孔或橢圓孔取代沖擊損傷，之后用孔邊斷裂韌性判據(jù)來判斷板的破壞；(4)損傷累積法，利用動(dòng)態(tài)有限元計(jì)算層板的沖擊損傷的剛度降，作為板的初始損傷，用損傷累積法模擬板的壓縮破壞過程，并計(jì)算剩余壓縮強(qiáng)度。

       由于夾層結(jié)構(gòu)的層間性能和抵抗低速?zèng)_擊性能較弱，在低速?zèng)_擊荷載的作用下，會(huì)造成面板基體開裂和纖維斷裂、夾芯壓塌、面板和芯材間的界面脫膠等多種失效，導(dǎo)致夾層結(jié)構(gòu)承載能力的下降。本文主要通過有限元軟件ABAQUS對(duì)復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)的低速?zèng)_擊及沖擊后含損傷的夾層結(jié)構(gòu)在壓縮載荷作用下?lián)p傷擴(kuò)展的全過程進(jìn)行模擬研究，預(yù)測分析夾層結(jié)構(gòu)低速?zèng)_擊后壓縮的剩余強(qiáng)度。研究發(fā)現(xiàn)夾層結(jié)構(gòu)的損傷尺寸隨沖擊能量的增加而增大，殘余凹痕深度也隨之增加，而其剩余壓縮強(qiáng)度隨著沖擊能量的增加而降低。正確評(píng)估復(fù)合材料泡沫芯夾層結(jié)構(gòu)的破壞，就可以為夾層結(jié)構(gòu)的檢修和更換提供依據(jù)，也能為設(shè)計(jì)師提供參考數(shù)據(jù)，對(duì)于了解復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的損傷容限很重要，為泡沫夾層結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用提供了有效方法。

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