發(fā)布時間：2021-11-25 04:54

　　為研究不同孔洞大小和位置的玻璃纖維鋁合金層板抗沖擊性能損傷規(guī)律,本文通過在Abaqus中建立落錘低速沖擊有限元模型,分析了玻璃纖維鋁合金層板受沖擊后的接觸力、能量吸收、試件變形的響應(yīng)規(guī)律。該模型中用自定義子程序VUMAT、Johnson-Cook金屬損傷模型以及基于接觸行為的表面內(nèi)聚力行為分別可以用于分析復(fù)合材料、鋁合金層和層間分層行為。在20 J沖擊能量下,對比分析了圓孔大小和圓孔位置對玻璃纖維鋁合金層板材料的沖擊響應(yīng)和破壞規(guī)律。結(jié)果表明:固定半徑2 mm,圓孔距離玻璃纖維鋁合金層板中心處較近的試件鋁合金層板損傷、層間損傷、復(fù)合材料板損傷范圍大,且集中于圓孔內(nèi)側(cè);固定圓孔距離沖擊中心為6 mm,隨孔徑增大,試件的各類損傷集中于缺陷周圍。因此,缺陷會明顯降低玻璃纖維鋁合金層板的抗沖擊性能。 

【文章來源】：哈爾濱工程大學學報. 2020,41(07)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【圖文】：

GLARE板結(jié)構(gòu)示意和落錘實驗示意

圖2(b)和(c)可以看出隨著圓孔距沖擊點的距離D增大試件位移峰值逐漸減小,D在10 mm增加到14 mm過程中,試件變形位移回彈現(xiàn)象明顯;當D從6 mm增加到14 mm時,在試件達到最大接觸力時試件變形位移增長1.02 mm/19.6%,能量吸收增長4.79 J/60.1%。所有試件受到?jīng)_擊后均出現(xiàn)回彈現(xiàn)象,缺陷圓孔與試件中心處距離較遠處,回彈現(xiàn)象更明顯。因此,當缺陷圓孔離低速沖擊點距離越近時, GLARE的沖擊性能降低越明顯。圖3給出了沖擊歷程中最大接觸力、變形和對應(yīng)時間等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。當D從6 mm增加到14 mm,錘頭與試件最大接觸力呈現(xiàn)遞增趨勢,增長1.1 kN/35.8%,最大變形呈遞減趨勢。圓孔與沖擊點之間距離D在6 mm增加到10 mm時,最大接觸力到達峰值時間呈快速增長,當D>10 mm后,最大接觸力增長趨于平緩。最大接觸力發(fā)生時對應(yīng)位移和最大接觸力時間先隨D增長而增長,當D>10 mm后,該值相對平緩減小。

從圖4可以看出,當缺陷圓孔離沖擊點較遠時,沖擊時損傷集中于沖擊點周圍,鋁板受到的沖擊損傷范圍減小。試件隨著D的增大受到的損傷范圍明顯減小,R2D14號試件鋁板受到的沖擊損傷最小。當D較小時,觀察到鋁板損傷偏向缺陷方向擴展,形成較多因完全損傷而刪除的單元,并造成損傷區(qū)域呈菱形擴展到外圍。因此貫穿孔洞圓心距離沖擊點越遠,試件鋁板產(chǎn)生的損傷越小。由圖5和圖6可知,當缺陷接近沖擊點時,在缺陷周邊觀察到較大范圍和程度的損傷。隨著D增大,層間分層損傷區(qū)域范圍與程度減小,低速沖擊載荷對層間破壞減小。

【參考文獻】：
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本文編號：3517442