表面带金属层的复合材料层合板低速冲击数值模拟

崔俊杰^1,2，郭章新^1,2,3，朱明^1,3，李永存^1,3，栾云博^1,3，杨强^1,3,4

1. 太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所2. 西安交通大学航天学院机械结构强度与振动国家重点实验室3. 太原理工大学材料强度与结构冲击山西省重点实验室4. 力学国家级实验教学示范中心(太原理工大学)

摘 要：使用Abaqus/Explicit建立表面带金属层的复合材料层合板和复合材料裸板低速冲击有限元模型,与已有文献对比验证结果的可靠性,研究结果对复合抗弹结构有很好的借鉴和参考价值。采用Johnson-Cook本构关系模拟铝合金和钛合金层的力学行为,选用Hashin准则对复合材料层内损伤进行失效判断,用二次应力准则来模拟粘结层Cohesive单元的层间失效。结果表明,相同铺层与冲击能量下,表面带铝合金层合板对内部纤维的保护性能优于表面带钛合金层合板,表面带钛合金层合板的抗冲击性能优于复合材料裸板;[§/0°/90°/0°/90°/0°]_s铺层层合板的抗冲击性能优于[§/-45°/90°/0°/45°/-45°]_s铺层层合板的抗冲击性能;在子弹刚冲破层合板与子弹完全离开层合板阶段,表面带铝合金层合板对子弹动能吸收率最大。

关键词：复合材料层合板;低速冲击;铺层顺序;冲击能量;冲击深度;