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缝合复合材料层板低速冲击及冲击后压缩实验研究

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复合材料学报 2012年第2期29卷 160-166页

作者：毛春见许希武郑达南京航空航天大学结构与强度研究所飞行器结构力学与控制教育部重点实验室南京210016 沈阳飞机设计研究所沈阳110035

通过对缝合复合材料层板进行低速冲击和冲击后压缩实验,研究了不同类型的缝合复合材料层板的冲击损伤特性及冲击后压缩的剩余强度。实验研究表明:基体损伤和分层是缝合层板与未缝合层板低速冲击的主要损伤模式,缝合层板具有更好的抗冲... 详细信息

通过对缝合复合材料层板进行低速冲击和冲击后压缩实验,研究了不同类型的缝合复合材料层板的冲击损伤特性及冲击后压缩的剩余强度。实验研究表明:基体损伤和分层是缝合层板与未缝合层板低速冲击的主要损伤模式,缝合层板具有更好的抗冲击性能,更高的冲击后压缩强度。缝合密度越大的层板其抗冲击性能越好,冲击后压缩强度越高。缝合方向为0°的缝合层板较缝合方向为90°的缝合层板具有更好的抗冲击性能和更高的冲击后压缩强度。增加0°方向铺层,减少45°、-45°方向铺层,可以提高缝合层板的抗冲击性能和冲击后压缩强度。

关键词：缝合复合材料层板低速冲击损伤探测冲击后压缩压缩强度

缝合复合材料层板面内边缘冲击及冲击后压缩实验

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材料导报 2022年第23期36卷 223-228页

作者：李美艳赖家美莫明智罗志强黄志超南昌大学机电工程学院聚合物成型研究室南昌330031 华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室南昌330013

利用真空辅助树脂传递成型(VARTM)技术制备缝合/未缝合碳纤维层板,并分别对其进行了五种不同能量的面内边缘冲击及冲击后压缩实验,结构内部的冲击损伤通过超声C扫描检测技术进行观测。结果表明:缝合工艺的引入能有效提高碳纤维层板的面... 详细信息

利用真空辅助树脂传递成型(VARTM)技术制备缝合/未缝合碳纤维层板,并分别对其进行了五种不同能量的面内边缘冲击及冲击后压缩实验,结构内部的冲击损伤通过超声C扫描检测技术进行观测。结果表明:缝合工艺的引入能有效提高碳纤维层板的面内冲击阻抗及损伤容限,在五种能量范围内,冲击峰值力的增幅达到4.54%~10.33%,冲击后剩余压缩强度的增幅最高达到9.32%;另外,通过超声C扫描检测结果发现,面内边缘冲击后,在复合材料面板上的冲击点附近会出现一个半椭圆形的分层区域,且缝合层板的分层损伤面积明显小于未缝合层板;未缝合层板面内边缘冲击后压缩的主要破坏模式为分层扩展,而缝合层板面内边缘冲击后的压缩失效模式为整体屈曲。

关键词：缝合面内边缘冲击冲击后压缩超声C扫描

斜纹编织碳纤维复合材料层合厚板冲击后压缩行为分析

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中国舰船研究 2023年第5期18卷 166-172页

作者：和卫平刘明魏建辉康逢辉葛辛辛张攀武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430205 洛阳船舶材料研究所河南洛阳471023 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082 华中科技大学船舶与海洋工程学院湖北武汉430074

[目的]为分析冲击损伤对层合板压缩强度和失效行为的影响,对冲击后的编织碳纤维复合材料层合厚板开展面内压缩试验和数值仿真研究。[方法]通过建立有限元模型,开展层合板冲击后的压缩仿真分析,采用Fortran语言编写用户自定义材料子程序(... 详细信息

[目的]为分析冲击损伤对层合板压缩强度和失效行为的影响,对冲击后的编织碳纤维复合材料层合厚板开展面内压缩试验和数值仿真研究。[方法]通过建立有限元模型,开展层合板冲击后的压缩仿真分析,采用Fortran语言编写用户自定义材料子程序(VUMAT),实现改进的Hashin失效准则和基于损伤变量的材料退化模型在ABAQUS/Explict中的应用;从压缩强度和压缩破坏模式两方面将数值模拟与试验结果进行对比,验证所建立数值模型的有效性。[结果]结果显示,冲击损伤会降低层合板的压缩强度,无损层合板的压缩失效模式为端部破坏,冲击后的层合板会出现横贯试件中部的截断式破坏;冲击后的压缩强度会随冲击能量的增大而降低,但压缩强度与冲击能量之间并不存在线性关系;层合板损伤行为的拓展与压缩载荷的历程密切相关,压缩载荷在达到层合板破坏载荷的阈值之前,层合板的损伤几乎没有发生拓展,一旦压缩载荷达到阈值,损伤将沿宽度方向迅速拓展,最终发生横贯整个模型宽度方向的压缩损伤。[结论]所做研究可为斜纹编织碳纤维复合材料层合厚板的抗冲击性能评估提供参考。

关键词：碳纤维复合材料冲击后压缩压缩强度失效模式有限元分析

二维三轴编织碳纤维复合材料的冲击响应及冲击后压缩行为

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材料工程 2024年

作者：孙洋黄建赵振强周海丽李超张立泉张超南京玻璃纤维研究设计院有限公司西北工业大学航空学院西北工业大学民航学院

采用树脂传递塑膜工艺制备碳纤维二维三轴编织复合材料，分别通过空气炮系统和落锤冲击实验系统开展了二维三轴编织复合材料在不同冲击能量下的高、低速冲击实验，并通过超声C扫描获取了不同冲击能量下的分层损伤情况，分析了二维三轴... 详细信息

采用树脂传递塑膜工艺制备碳纤维二维三轴编织复合材料，分别通过空气炮系统和落锤冲击实验系统开展了二维三轴编织复合材料在不同冲击能量下的高、低速冲击实验，并通过超声C扫描获取了不同冲击能量下的分层损伤情况，分析了二维三轴编织复合材料的高、低速冲击响应及损伤失效特性。然后，对低速冲击试样开展压缩实验，结合数字图像同步测试技术，阐明了不同冲击能量下二维三轴编织复合材料的冲击后压缩性能。结果表明，在低速冲击载荷下，随着冲击能量的增加，二维三轴编织复合材料的损伤面积等比例增大，但能量吸收增大了近2倍，在6.7 J/mm的冲击能量下，材料内部产生严重的损伤，导致其剩余强度大幅下降。二维三轴编织复合材料的弹道极限速度约为138.5 m/s，当弹体入射速度大于弹道极限速度时，其损伤面积随弹体入射速度的增大而降低。

关键词：二维三轴编织碳纤维复合材料高速冲击低速冲击冲击后压缩

复合材料冲击损伤及冲击后压缩强度的等效实验方法

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实验力学 2001年第3期16卷 313-319页

作者：张子龙程小全益小苏北京航空材料研究院先进复合材料国防科技重点实验室北京航空航天大学飞机设计研究所北京100083

简要论述了复合材料低速冲击及冲击后压缩的研究情况 ,比较了几种不同的冲击后的压缩实验方法 ,选取一种小尺寸试件方法 ,对复合材料低速冲击后的压缩行为进行研究 ,并将结果与有关文献进行了比较 ,实验结果与文献结果具有一致的变化规... 详细信息

简要论述了复合材料低速冲击及冲击后压缩的研究情况 ,比较了几种不同的冲击后的压缩实验方法 ,选取一种小尺寸试件方法 ,对复合材料低速冲击后的压缩行为进行研究 ,并将结果与有关文献进行了比较 ,实验结果与文献结果具有一致的变化规律 .研究结果显示 ,对于材料研究 ,该方法可以用来表征复合材料冲击后的压缩特性 .使用该方法可以大大节省实验费用及周期 .

关键词：复合材料实验研究冲击损伤冲击后压缩

复合材料蜂窝夹芯结构低速冲击后压缩强度的可靠性与灵敏度分析

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复合材料科学与工程 2024年第2期 5-12页

作者：李洪年石强斌王轩邹润文张峰中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海201210 中国民航大学航空工程学院天津300300 西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072

建立了一种复合材料蜂窝夹芯结构低速冲击后压缩强度的可靠性与灵敏度分析方法。利用ABAQUS有限元分析软件和VUMAT子程序建立了蜂窝夹芯结构冲击后压缩渐进损伤失效分析模型,并通过试验验证模型的有效性;在此基础上,利用Python语言对模... 详细信息

建立了一种复合材料蜂窝夹芯结构低速冲击后压缩强度的可靠性与灵敏度分析方法。利用ABAQUS有限元分析软件和VUMAT子程序建立了蜂窝夹芯结构冲击后压缩渐进损伤失效分析模型,并通过试验验证模型的有效性;在此基础上,利用Python语言对模型中材料力学性能和面板厚度、蜂窝芯子厚度进行参数化;采用径向基神经网络代理模型替代渐进损伤失效分析模型;基于蒙特卡洛法进行冲击后压缩强度的可靠性分析;分别采用基于方差和基于失效概率的方法进行参数的灵敏度分析,并研究参数的变异系数对结构可靠性的影响。结果表明:在外载荷低于10000 N,结构失效概率小于0.00017的情况下,当外载荷达到12700 N时,结构失效概率达到0.9;面板的力学性能、面板厚度、蜂窝芯厚度对冲击后压缩强度的影响较大;冲击后压缩强度的变异系数随着参数变异系数的增大而增大。

关键词：蜂窝夹芯结构冲击后压缩神经网络可靠性灵敏度复合材料

基于渐进均匀化多尺度方法的CFR平纹机织材料冲击后压缩损伤研究

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复合材料科学与工程 2021年第10期 5-12页

作者：张晨曦娄源峰铁瑛丛世凡李要磊郑州大学机械与动力工程学院郑州450001 周口职业技术学院建筑工程学院周口466002

本文针对CFR平纹机织材料层合板低速冲击及冲击后压缩(CAI)响应和损伤问题,提出了一种渐进均匀化多尺度分析方法。基于渐进均匀化方法分别算出微观纤维束和介观子胞的等效强度和刚度,在这个基础上,采用三维Hashin失效准则以及连续损伤... 详细信息

本文针对CFR平纹机织材料层合板低速冲击及冲击后压缩(CAI)响应和损伤问题,提出了一种渐进均匀化多尺度分析方法。基于渐进均匀化方法分别算出微观纤维束和介观子胞的等效强度和刚度,在这个基础上,采用三维Hashin失效准则以及连续损伤力学模型来模拟CFR平纹机织材料层合板的损伤起始和演化,用内聚力模型来模拟层间损伤。研究结果表明:CFR平纹机织材料低速冲击后压缩的仿真结果和试验结果吻合较好,验证了渐进均匀化多尺度方法的可靠性和准确性;随着冲击能量的递增,层合板的剩余压缩强度呈非线性下降。纤维损伤和基体损伤在低速冲击载荷下,随着冲击能量的增加,冲击损伤面积增大。而CAI行为则相反,压缩损伤面积随着冲击能量的增大而减小。

关键词： CFR平纹机织材料渐进均匀化多尺度模型低速冲击冲击后压缩复合材料

基于加权随机森林算法的复合材料冲击后压缩剩余强度预测研究

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复合材料科学与工程 2023年第12期 55-62页

作者：黄宇冰李晨李硕中国商飞有限公司北京民用飞机技术研究中心北京102211

飞机复合材料结构在服役中难免会因外物冲击而造成损伤,从而在一定程度上降低结构的承载能力,更会对飞机的飞行安全造成影响。相对于拉伸性能,复合材料对压缩性能更为敏感,因此对复合材料冲击后压缩性能进行研究意义重大。本文对复合材... 详细信息

飞机复合材料结构在服役中难免会因外物冲击而造成损伤,从而在一定程度上降低结构的承载能力,更会对飞机的飞行安全造成影响。相对于拉伸性能,复合材料对压缩性能更为敏感,因此对复合材料冲击后压缩性能进行研究意义重大。本文对复合材料冲击后压缩剩余强度试验数据进行工程方法分析,与随机森林预测结果进行了对比研究,结果表明,与现有工程方法相比,本文建立的基于加权随机森林算法对复合材料冲击后压缩剩余强度的预测精度有显著提升。

关键词：复合材料结构冲击损伤人工智能分析冲击后压缩

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CFRP层合板冲击后压缩失效分析数值模拟

复合材料科学与工程 2020年第5期 12-18,52页

作者：李要磊铁瑛李成孙振辉郑州大学机械与动力工程学院郑州45000

复合材料层合板的损伤容限是复合材料结构设计的关键因素。针对碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板低速冲击损伤和压缩破坏问题,本文基于连续损伤力学和粘结单元模型,在ABAQUS中对两种不同冲击能量下的层合板进行了低速冲击和冲击后压缩仿... 详细信息

复合材料层合板的损伤容限是复合材料结构设计的关键因素。针对碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板低速冲击损伤和压缩破坏问题,本文基于连续损伤力学和粘结单元模型,在ABAQUS中对两种不同冲击能量下的层合板进行了低速冲击和冲击后压缩仿真分析,并对层内和层间损伤进行了研究,分析了层合板的冲击损伤与压缩失效行为,通过与试验结果进行对比,验证了该模型的有效性。研究结果表明:冲击损伤对层合板的剩余压缩强度有着重要影响,试件的破坏开始于冲击损伤区域,并逐渐扩展到层合板的边缘,压缩力快速下降,层合板最终失效。

关键词：复合材料冲击冲击后压缩剩余压缩强度渐进损伤