相对冲击位置和补片层数对胶接修理CFRP复合材料层合板抗冲击性能的影响

相对冲击位置和补片层数对胶接修理CFRP复合材料层合板抗冲击性能的影响

论文摘要

本文针对碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料修补结构,基于连续损伤力学和粘结单元模型,在ABAQUS软件中对低速冲击载荷下不同冲击位置和补片层数的CFRP复合材料层合板内部和层间损伤进行了数值分析,并与试验结果进行了对比。选择相对冲击位置为0mm、10mm、20mm、30mm和40mm时对应的五种修补结构,通过数值计算和试验,获得了修补结构在低速冲击过程中的冲击力、冲击能量等数据。在保持补片单层厚度不变的前提下,使补片层数从1层增加到5层,计算获得了修补结构的低速冲击响应。研究结果表明:冲头接触修补结构时会对补片造成较大的损伤,补片可以提高含孔损伤母板的抗冲击性能;冲击点离修补结构损伤孔越近,结构受冲击所产生的分层损伤越严重;增加补片的层数可以提高修补结构的抗冲击性能;通过对补片层数进行优化,得到优化层数为2,其对应的修补结构与无修补结构相比分层损伤面积减少了19.9%,较好地提升了母板的抗冲击性能。

论文目录

  • 1 试验准备及方法
  •   1.1 试验准备
  •   1.2 试验过程
  • 2 数值计算
  •   2.1 CFRP层合板单面胶接修补结构低速冲击有限元模型的建立
  •   2.2 CFRP复合材料层合板材料本构模型
  •   2.3 ABAQUS用户材料子程序
  • 3 结果与讨论
  •   3.1 不同相对冲击位置的CFRP层合板单面胶接修补结构的抗冲击性能
  •     3.1.1 数值计算结果
  •     3.1.2 试验验证
  •   3.2 不同补片层数的CFRP层合板单面胶接修补结构抗冲击性能的数值计算结果分析和补片层数优化
  •     3.2.1 数值计算结果分析
  •     3.2.2 补片层数优化
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 孙振辉,铁瑛,侯玉亮,李成

    关键词: 复合材料,胶接修补,相对冲击位置,补片层数,低速冲击

    来源: 复合材料学报 2019年05期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 材料科学

    单位: 郑州大学机械工程学院

    基金: 国家自然科学基金民航联合基金重点项目(U1333201),国家博士后科学基金面上资助项目(2016M602256)

    分类号: TB332

    DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180725.001

    页码: 1114-1123

    总页数: 10

    文件大小: 724K

    下载量: 320

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