复合材料层合板低速冲击分层损伤数值分析

"考虑逐步失效的层合板低速冲击下分层损伤的数值分析" 本文主要探讨了复合材料层合板在低速冲击下的分层损伤问题，提出了一个基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA的数值分析方法。作者彭文杰、陈建桥和魏俊红来自华中科技大学力学系，他们通过该方法能够更准确地预测和评估低速冲击导致的分层损伤。 在计算过程中，研究人员考虑了层合板在受冲击过程中的逐步失效，这直接影响了层合板的刚度变化。他们利用ANSYS/LS-DYNA进行仿真计算，得到了冲击响应的详细过程，尤其是最大冲击接触力这一关键参数。这个参数随后被用作集中载荷，在板的冲击接触部位进行准静态加载，进一步模拟了分层损伤的发展。 在后处理阶段，通过应用分层失效准则，研究人员能够确定分层损伤的形状和尺寸。通过对比不同层合结构的模拟结果与已有的实验数据，发现预测的分层尺寸和形状与实验结果吻合度较高。 文章指出，纤维增强复合材料因其高比强度和比刚度在航空航天领域广泛应用，但其界面脆弱性使得它们在受到垂直板面的低速冲击时容易产生分层损伤。这种损伤虽不易直观观察，却严重影响材料的压缩性能和疲劳寿命，甚至可能导致突发破坏。因此，对低速冲击下层合板分层损伤的评估至关重要。 过去的研究已对低速冲击问题有所探索，如C.Sridhar和C.T.Sun的研究表明，冲击问题可转化为准静态问题，因为对于薄层合板，冲击时间远大于应力波传播时间。此外，文献强调最大冲击接触力是决定分层损伤的关键因素，而非最大中心变形。Moura、C.T.Sun和Davies等人分别利用Herz理论、spring-mass模型和能量平衡模型来估算最大冲击接触力，但这些模型未充分考虑层合板的逐步失效过程。 本文提出的方法结合了有限元分析和分层失效理论，为精确评估复合材料层合板在低速冲击下的分层损伤提供了新的途径，对工程实践具有重要的指导价值。