粘結(jié)單元在纖維增強復(fù)合材料結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)模擬中的應(yīng)用.pdf

1、本文對纖維增強復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在沖擊載荷下的動態(tài)響應(yīng)進行了數(shù)值模擬研究。在前人工作的基礎(chǔ)上，提出了考慮應(yīng)變率效應(yīng)的分層損傷模型。本文中研究的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)包括纖維增強樹脂基復(fù)合材料(Fiber Reinforced Plastic Composites，F(xiàn)RP)和纖維增強金屬層合板(Fiber Metal Laminates，F(xiàn)ML)。本文主要研究成果如下:
　　1.提出了一個纖維增強樹脂基層合板（FRP）的有限元模型。該模型認為FRP

2、層合板是由單層板膠結(jié)固化而成，因此其本構(gòu)模型包含兩個部分:即單層板的連續(xù)介質(zhì)損傷模型和粘結(jié)層的損傷模型。粘結(jié)層的損傷模型包括三個部分:(1)線彈性部分，認為牽引力與相應(yīng)位移是線性關(guān)系，且一旦卸載，粘結(jié)層能完全恢復(fù);(2)損傷初始判定，利用二次應(yīng)力準則，一旦準則滿足，損傷就開始且不可逆;(3)損傷演化，隨著進一步加載，粘結(jié)單元剛度開始退化直到最終破壞。另外粘結(jié)層的損傷模型在統(tǒng)一框架下還考慮了應(yīng)變率效應(yīng)，并將單層板的連續(xù)介質(zhì)損傷模型和粘結(jié)層

3、損傷模型通過用戶自定義材料子程序VUMAT嵌入到ABAQUS/EXPLICIT有限元程序中。
　　2.利用所提出的有限元模型對纖維增強樹脂基層合板（FRP）進行了數(shù)值模擬研究，包括兩個典型的算例:低速沖擊和高速貫穿。數(shù)值模擬結(jié)果表明:在高速貫穿時，不僅彈道殘余速度與實驗結(jié)果吻合得很好，破壞形貌與實驗觀察的破壞形貌也吻合得較好;在低速沖擊時，載荷-位移曲線和層間分層的形貌與實驗結(jié)果吻合得較好。
　　3.建立了纖維增強金屬層合板

4、(FML)的有限元模型，該模型認為FML由FRP層合板和金屬薄板以及中間的粘結(jié)層組成，因此本構(gòu)模型包含三個部分:FRP層合板的連續(xù)介質(zhì)損傷模型、金屬薄板的本構(gòu)模型和粘結(jié)層的損傷模型。利用提出的數(shù)值模型對纖維增強金屬層合板進行了低速沖擊和高速貫穿的數(shù)值模擬。結(jié)果表明:在高速侵徹時，模型能很好的預(yù)測彈道極限、破壞形貌等，且纖維增強樹脂基復(fù)合材料的鋪層方式對彈道極限的影響較小，但對背面鋁板的破壞形貌有較大影響;在低速沖擊時，數(shù)值模型能較好地預(yù)