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纤维缠绕复合材料结构冲击损伤分析及剩余压缩强度评估
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作者 王中钢 徐晨晨 +5 位作者 陈卓 于洋洋 李克雷 何佳捷 邓俊杰 袁可 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期3009-3019,共11页
为探究局部冲击载荷下复合材料缠绕圆管结构冲击损伤与剩余压缩强度关联性,采用空气炮试验系统对复合材料圆管结构开展0~79.7 m/s冲击速度下的冲击试验和冲击后准静态轴向压缩试验,确定圆管结构冲击响应和剩余压缩强度。运用有限元方法... 为探究局部冲击载荷下复合材料缠绕圆管结构冲击损伤与剩余压缩强度关联性,采用空气炮试验系统对复合材料圆管结构开展0~79.7 m/s冲击速度下的冲击试验和冲击后准静态轴向压缩试验,确定圆管结构冲击响应和剩余压缩强度。运用有限元方法对复合材料缠绕构型圆管的局部冲击及冲击后压缩进行参数化数值仿真计算,得到不同结构参数下局部损伤和压缩失效行为的关系,揭示不同冲击速度和缠绕形式对圆管动态变形和冲击后剩余强度的影响机制。研究结果表明:在冲击载荷下,复合材料圆管结构最大变形量及内部纤维损伤面积与冲击速度呈正相关,冲击引发的大变形和压剪作用产生的圆管内部损伤削弱了压缩强度,并改变了结构压缩破坏模式;在15.0 m/s冲击速度下,缠绕方式为[89/±20]_(2)的圆管的冲击损伤最小;在47.4 m/s冲击速度下,缠绕方式为[89/±55]_(2)的圆管更有利于抵抗冲击变形;当圆管环向缠绕层占比减小时,其抗冲击和压缩性能均有所提升,但无环向缠绕层时圆管因膨胀失稳抗压缩能力大幅减弱,受速度为47.4 m/s的小球冲击后,相较于缠绕方式为[89/±38]_(2)的圆管,缠绕方式为[±38]_(3)的圆管的剩余压缩强度降低76.1%。 展开更多
关键词 纤维缠绕结构 冲击损伤 冲击后压缩 剩余强度 有限元模拟
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