SMA复合材料低速冲击数值模拟方法

作     者：胡殿印 彭靖夫 贾傲 王荣桥 HU Dian-yin;PENG Jing-fu;JIA Ao;WANG Rong-qiao

作者机构：北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191 

出 版 物：《航空动力学报》 (Journal of Aerospace Power)

年 卷 期：2016年第31卷第1期

页      面：17-22页

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：高等学校博士学科点专项科研基金(20111102120011) 国家自然科学基金(51305012 51375031) 

主　　题：有限元分析 形状记忆合金 SMA复合材料 本构模型 低速冲击 

摘      要：利用形状记忆合金（shape memory alloy,SMA）独特的超弹性效应,提出一种利用形状记忆合金提高复合材料结构抗低速冲击性能的方法.基于形状记忆合金的分段化线性简化模型,利用ABAQUS有限元软件提供的VUMAT子程序编制了SMA合金超弹性本构关系并将其引入到复合材料层板低速冲击模型,提出了含SMA复合材料低速冲击数值模拟方法.研究形状记忆合金利用迟滞阻尼特性吸收部分形变能量并加以释放的过程,探讨SMA纤维对复合材料层板抗冲击性能的增强规律.结果表明,随着SMA体积分数的提高,复合材料层板的冲击应力峰值和挠度会下降,但在低SMA体积分数（〈10%）情况下,对挠度的改善作用不明显;同时随着SMA体积分数增加,单位体积SMA的冲击能量吸收率会降低,在SMA体积分数为5%~10%时,SMA纤维具有最高的能量吸收率.得出了SMA纤维具有改善复合材料抗冲击性能的作用的结论.