-
题名螺旋铺层影响复合材料层合板冲击性能的数值模拟
- 1
-
-
作者
田吉祥
于佳宏
张彦飞
-
机构
中北大学材料科学与工程学院
-
出处
《工程塑料应用》
北大核心
2025年第4期95-100,共6页
-
文摘
为研究不同螺旋角度铺层对复合材料层合板抗冲击性的影响,使用了有限元软件ABAQUS对不同螺旋角铺层的复合材料层合板进行数值模拟,使用VUMAT子程序,运用三维Hashin失效准则对复合材料面内损伤进行模拟,使用cohesive单元对层间强度进行仿真,失效模型损伤准则使用二次名义应力准则,使用10 J和25 J的冲击能量对螺旋角度铺层的复合材料层合板进行数值模拟,得到复合材料损伤云图及落锤的能量变化等数据。结果表明,在纤维铺层总数相同的条件下,当螺旋角度小于10°时,随螺旋角度的增大,复合材料层合板的抗冲击性下降,受到冲击破坏的层合板能量吸收能力也随之下降,但螺旋角度过小导致纤维分布过于集中会使材料的变形程度加大;当螺旋角度大于10°时,由于纤维均匀分布到各个方向上,使应力可以沿纤维均匀传到到基体中,避免由于纤维铺设方向集中导致的应力集中,从而产生大变形;增加螺旋周期可以使冲击力在多周期的作用下均匀分散,避免某一方向的应力集中,减少大变形。当铺层层数固定时,在保证纤维方向足够均匀时,螺旋角度越小,复合材料层合板小能量的能量吸收率越高,增加螺旋周期可以减少复合材料层合板的冲击破坏变形。
-
关键词
螺旋铺层
冲击损失
数值分析
复合材料
落锤冲击
-
Keywords
spiral lamination
impact damage
numerical simulation
composite material
drop weight impact
-
分类号
TQ327.1
[化学工程—合成树脂塑料工业]
-
-
题名高强韧仿生螺旋复合材料超结构设计与分析
- 2
-
-
作者
王昕
李振
季海波
杨宏俊
李秉洋
王鹏飞
-
机构
中国航天科技创新研究院先进材料与能源研究中心
中国运载火箭技术研究院
北京大学工学院
-
出处
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2024年第8期1106-1116,共11页
-
基金
国家自然科学基金(12402407,U22B2013)
北京市科技新星项目(20230484287)。
-
文摘
随着人类航天活动的日益频繁,轨道空间环境不断恶化,提升航天器结构强度和韧性具有重要的现实意义.该文设计了具有中面对称特性的高强韧仿生螺旋复合材料超结构,开发了相应的热压制备工艺.通过准静态压痕性能测试,以荷载⁃位移曲线、峰值力、失效位移、刚度与能量吸收为关键力学指标,分别在37层与73层下对正交、准各向同性以及5°,10°,20°螺旋铺层的碳纤维增强复合材料(carbon fibre reinforced polymer,CFRP)超结构进行了性能表征,并分析了破坏模式与失效机理.研究结果表明:相较于传统铺层方法,采用对称螺旋铺层方式能够有效减小层间应力,显著提升超结构的准静态压痕性能;尤其是当螺旋角设定为10°时,超结构在峰值载荷和能量吸收方面得到了卓越的性能提升.该研究成果不仅为航天领域内高性能复合材料超结构的设计与制造提供了理论支持,同时也为其实际应用奠定了实践基础.
-
关键词
碳纤维增强复合材料
仿生螺旋铺层设计
准静态压痕性能
航天器
超结构
-
Keywords
carbon fibre reinforced polymer
bio-inspired helicoidal lay-up design
quasi-static indentation property
spacecraft
metastructure
-
分类号
V25
[一般工业技术—材料科学与工程]
-
