芳綸纖維層合板的沖擊力學(xué)行為.pdf

1、纖維增強復(fù)合材料層合板和纖維金屬層合板(FMLs)因其具有比強度高、比模量高、可設(shè)計性強、制備工藝簡單以及良好的抗疲勞性等優(yōu)越的力學(xué)性能被廣泛用于航空航天、汽車艦船、交通運輸和現(xiàn)代保護設(shè)備等領(lǐng)域。本文采用沖擊加載的方式，分別從實驗和數(shù)值模擬兩個方面對芳綸纖維/環(huán)氧樹脂(Kevlar/Epoxy)復(fù)合材料層合板和芳綸纖維-鋁合金層合板(ARALL)的動態(tài)響應(yīng)進行了系統(tǒng)的研究。基于編織Kevlar/Epoxy復(fù)合材料層合板的平頭彈沖擊實驗，

2、分析了結(jié)構(gòu)在不同沖量下的變形失效模式及抗沖擊性能。實驗表明復(fù)合板的變形失效模式主要表現(xiàn)為:1.彈性變形;2.復(fù)合板表面嵌入失效及整體塑性大變形;3.背面纖維的拉伸斷裂及分層失效?；趯嶒炑芯?，應(yīng)用LS-DYNA971有限元程序?qū)Σ煌亴訑?shù)的復(fù)合板在沖擊載荷作用下的動態(tài)響應(yīng)過程進行了數(shù)值模擬，子彈作用區(qū)域邊緣處首先發(fā)生近似圓形的嵌入失效，而在板背面呈近似正方形的破壞區(qū)域，模擬結(jié)果與實驗吻合較好。計算中重點分析了纖維板鋪層數(shù)對結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的

3、影響，在一定沖量范圍內(nèi)，通過對復(fù)合板層數(shù)的優(yōu)化，能夠有效地減小后面板撓度，提高結(jié)構(gòu)的能量吸收效率，增強結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能。
　　本研究通過ARALL的球頭彈沖擊加載實驗，分析了不同沖量下ARALL的變形失效模式。實驗表明:1.試件的變形區(qū)域劃分為未變形區(qū)域、整體大變形區(qū)域及局部變形/失效區(qū)域;2.背面鋁層出現(xiàn)了“對角線撕裂”和“十字撕裂”兩種撕裂模式;3.相比于沖擊面復(fù)合材料層，背面復(fù)合材料層遭受了更嚴(yán)重的分層損傷和基質(zhì)破裂?；趯?/p>