纤维/金属网增强层板低速冲击损伤机理和演化

作     者：王沁宇 卓家桂 李新顶 闵济东 胡文盛 谈建平 万云 WANG Qinyu;ZHUO Jiagui;LI Xinding;MIN Jidong;HU Wensheng;TAN Jianping;WAN Yun

作者机构：福建福清核电有限公司福建福清350318 上海一核阀门股份有限公司上海201823 华东理工大学机械与动力工程学院上海200237 华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013 

出 版 物：《力学季刊》 (Chinese Quarterly of Mechanics)

年 卷 期：2023年第44卷第1期

页      面：160-171页

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金(12002126) 江西省自然科学基金(20224BAB201016) 

主　　题：复合材料 混杂结构 低速冲击 有限元仿真 损伤机理和演化 

摘      要：本文首先通过落锤低速冲击实验测试了纯玻璃纤维增强环氧树脂复合材料和304不锈钢丝网(SSWM)/玻璃纤维混杂复合材料的力学性能,探究了SSWM嵌入数量对混杂复合材料抗冲击性能的影响.随后采用Abaqus有限元软件建立了混杂复合材料的低速冲击模型,分别采用三维Hashin失效准则和Jason-Cook破坏准则模拟了纤维/基体和SSWM的损伤;建立了基于表面接触的内聚力模型来模拟界面分层;编写了VUMAT用户子程序定义混杂复合材料层合板的渐进失效过程.结果表明:相较于纯玻璃纤维增强环氧树脂层合板,SSWM/玻璃纤维混杂增强环氧树脂层合板的抗冲击性能更优,其中铺层形式为铺层III的混杂复合材料抗冲击性能最佳.通过对比发现有限元仿真结果与实验结果吻合良好,表明建立的模型适用于SSWM/玻璃纤维混杂增强环氧树脂复合材料低速冲击损伤的评估.通过分析仿真结果发现混杂复合材料的低速冲击损伤主要是冲击区域的纤维断裂、基体破坏和层间分层;SSWM通过吸收和传递冲击能量从而提升了混杂复合材料的抗冲击性能.