层合复合材料薄板高速冲击损伤研究
不同工艺复合材料层合板冲击性能研究
由图 1（c）（d）计算得到，真空袋工艺制备材料的纤维 体积含量在 55% 左右，同理计算得到热压罐工艺制备材料的 纤维体积含量在 77.3 % 左右。
生产厂家 天美（中国）科学仪器有限公司 苏州星博朗机电设备有限公司 司阳精密设备（上海）有限公司
上海齐欣科学仪器有限公司 梅特勒-托利多国际贸易 （上海）有限公司 MTS
料 ；具体制备工艺如下 ： （1）采用真空袋工艺，先将预浸料铺好并抽真空，将烘
箱温度设为 120 ℃，待温度升至设定温度后保温 2 h，最后降 温取出板材。
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高新技术
据统计见表 2。数据处理得到在相同能量下，真空袋工艺制备板 材冲击能量吸收率（冲击吸收能量 / 初始冲击能量）为 42.3%， 热压罐工艺制备板材冲击能量吸收率为 35%。出现上述差异原 因是由于真空袋工艺板材纤维体积含量比热压罐工艺制备材料 的低，而树脂部分在冲击过程中有增韧效果，能吸收一部分能 量，故其冲击能量吸收率的值比热压罐工艺材料的高。
随着汽车轻量化的发展，碳纤维复合材料在汽车上的应 用是不可逆转的发展趋势，但是在汽车高速行驶的过程中，不 可避免地会有石子以不同速度被溅起，从而冲击到汽车的复合 材料覆盖件。但是由于预测石子冲击对复合材料板的损伤分 析比更加困难，对金属材料的损伤分析且相关文献鲜见报道， 因此研究冲击对碳纤维复合材料夹芯板的研究显得十分必要。
冲击最大位移等 ；最后整理归纳冲击数据，得到相同能量冲击下真空袋工艺板材的冲击能量吸收率比热压罐工艺
爆炸载荷下复合材料层合板的抗冲击性能
爆炸载荷下复合材料层合板的抗冲击性能随着现代技术的不断发展，复合材料得到了广泛应用，特别是在一些对材料耐用性和强度要求较高的领域，如航空、航天、建筑等。
然而，随着各类重载工业应用的推广，关于何以使复合材料承担冲击载荷的研究也成为了一种关键性的问题。
在本文中，我们探究一种基于爆炸载荷下复合材料层合板的抗冲击性能。
首先，我们需要对复合材料层合板进行定义：复合材料层合板，即由两层及以上材料组成的复合板，不同层之间分别采用不同材料进行制造，最终成为集合了各种材料优点的多层防护板。
在实际人工腐蚀环境中，爆炸火灾等极端因素的影响是难以避免的，这时若使用单一材料板子将无法满足各方面需要，因此也就要求了复合材料层合板的应用。
那么，爆炸载荷下的复合材料层合板的抗冲击性能究竟如何呢？复合材料层合板的抗冲击性能主要取决于制造方式和细节设计。
传统的加固方式是在板面上添加一个防爆网格，这样可以改善复合材料的弹性，同时提高板子的承载力，从而提高整体的抗冲击性能。
近年来，研究人员通过多方面的实验验证，进一步优化了复合材料的制造方式和加固方式，提高了板子的抗冲击性能。
值得一提的是，使用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）制作复合材料层合板不但可以加强板子的承载力，同时具有重量轻、易加工的优点，使得这种板子越来越广泛地应用于防弹、防爆、防刺项目中。
总之，复合材料层合板作为一种重要的新材料，不仅在航空、航天、建筑等领域中得到了广泛应用，而且随着工业应用的推广，其变得越来越重要。
在面对爆炸等极端因素时，制作高质量、经过专业设计和优化的复合材料层合板至关重要，也是提高抗冲击性能的重要手段。
在现代工业环境中，复合材料层合板的应用越来越广泛，特别是在一些对材料强度和使用寿命方面要求较高的领域，如航空、建筑和军事防护等。
针对爆炸载荷下复合材料层合板的抗冲击性能，实验数据表明，不同材料组成的层合板在面对不同强度的爆炸载荷时，表现出不同的抗冲击性能。
复合材料-金属混杂波纹夹层结构多次冲击损伤演化机理及表征方法研究
复合材料-金属混杂波纹夹层结构多次冲击损伤演化机理及表征方法的研究是复杂的，涉及多个方面。
在国家自然科学基金支持下，该项目旨在研究这种结构的多次冲击损伤演化机理和表征方法。
1. 实验研究: 通过制备单一复合材料和混杂复合材料组成的层合板作为夹层结构的上下面板、金属波纹板作为芯材的混杂复合材料夹层结构，采用实验、理论分析和数值模拟方法对波纹芯材混杂夹层结构的基本力学性能、低速冲击和冲击后剩余弯曲承载性能开展研究。
2. 冲击能量的影响: 在60 J、80 J和100 J三种不同冲击能量下，研究了面板混杂铺层方式对波纹夹芯结构低速冲击性能及冲击后压缩强度的影响，并利用超声C扫和工业CT断层成像两种无损检测技术对波纹夹芯结构的冲击损伤机制进行了分析。
3. 低速冲击行为: 由于纤维增强复合材料层板对低速冲击事件敏感，冲击产生的损伤会导致材料结构承载性能及使用寿命大幅下降。
因此，提出了一种基于连续介质损伤力学的有限元模型，研究了复合材料层板低速倾斜冲击力学行为。
4. 相关研究进展: 本文中以舰艇碰撞防护为背景，从复合材料夹层结构的低速冲击实验方法、变形损伤机理、冲击吸能影响因素、分析研究方法等几方面，回顾了近期相关研究进展，并对今后的研究方向进行展望。
纤维增强论文：复合材料抗层压板抗高速冲击行为模拟研究
纤维增强论文：复合材料抗层压板抗高速冲击行为模拟研究【中文摘要】复合材料现在越来越多的进入大家视线,而纤维增强复合材料作为防弹材料,其密度低、强度高、可设计性高、抗侵彻能力突出的特性,让这类型材料在如今的高速列车,甚至高档汽车上得到更多地发展空间。
因此,研究纤维增强复合材料在弹体冲击作用中产生的不同破坏、层合板的损伤机理及对不同侵彻因素的敏感程度,将对该类抗弹复合材料的设计及优化有着重要的研究意义。
实验方法、理论分析方法和数值计算方法是当今研究者在此类研究中使用最多的三种方法。
数值计算方法是在理论分析和实验研究的基础上随着计算机技术的发展同步得到广泛应用起来的,虽然起步较晚,但它的应用相比另外两种方法而言更加广泛。
数值计算方法的优点就是方法简单,受客观条件影响小,参数可调性强,无需耗费大量的实验经费和精力。
本文采用软件模拟的计算方法,在有限元分析软件ABAQUS的支持下,从宏观上来观察研究弹体对靶板侵彻问题。
主要研究成果如下：(1)在对正交各向异性的层合板受到弹体冲击时,其在不同方向上,得出应力波传播的速度差与该层合板在不同方向模量对应关系,模量较小的方向其应力波传播速度更快。
(2)分析了靶板的面密度与其吸能能力的关系；(3)通过对...【英文摘要】Nowadays, composite material is get into more and more people’s attention, while the fiber-reinforced composite material as the bulletproof material, which hasproperty of the low density, high strength, programmable, the ability of anti penetration, so this type of material,now, get more development in the high speed train or even in the slap-up car. Therefore, the different damage mechanisms and the damage factors of laminated plates and the sensitivity of different degree of penetration which produced by...【关键词】纤维增强侵彻抗弹性有限元分析 ABAQUS【英文关键词】fiber reinforced penetration bulletproof analysis simulation ABAQUS【目录】复合材料抗层压板抗高速冲击行为模拟研究摘要4-5Abstract5第1章绪论8-15 1.1 课题来源及研究的目的、意义8-9 1.2 有限元分析概述9-10 1.3 国内外研究现状、发展水平和存在的问题10-14 1.3.1 弹道实验研究10-12 1.3.2 模型的建立与分析12-13 1.3.3 存在的问题13-14 1.4 本论文研究的目的和思路14-15第2章有限元方法在复合材料冲击中的应用15-21 2.1 各向异性弹性力学基本方程15-17 2.2 复合材料层合板17-18 2.3 有限元分析法在复合材料冲击中的应用18-21 2.3.1 有限元方法介绍18 2.3.2 ABAQUS程序介绍18-19 2.3.3 冲击分析基本理论19-21第3章纤维增强复合材料分析模型冲击分析21-46 3.1 弹体侵彻机理分析21-37 3.1.1 几何模型的建立21-22 3.1.2 材料属性及截面属性定义22-25 3.1.3 Hashin失效准则25-26 3.1.4 网格划分26-27 3.1.5 弹体与靶板装配27 3.1.6 定义分析步27-28 3.1.7 接触定义28-29 3.1.8 定义边界条件和载荷29 3.1.9 时间控制29-30 3.1.10 数值模拟结果和分析30-37 3.1.10.1 速度曲线分析30-31 3.1.10.2 加速度曲线进行分析31-32 3.1.10.3 侵彻状态图32-36 3.1.10.4 弹体能量分析36-37 3.1.10.5 本节小结37 3.2 面密度和速度对复合材料的影响37-42 3.2.1 面密度和比吸能计算37-38 3.2.2 纤维复合材料面密度对抗弹性能的影响38-40 3.2.3 复合材料抗弹性能速度效应分析40-42 3.2.4 本节小结42 3.3 子弹头部角度对侵彻性能影响分析42-46 3.3.1 有限元模型建立43-44 3.3.2 有限元计算结果和分析44-45 3.3.3 本节小结45-46第4章结论46-47致谢47-48参考文献48-49。
复合材料层合板冲击损伤剩余强度分析
复合材料层合板冲击损伤剩余强度分析何周理，李旭辉（中国商飞上海飞机设计研究院，上海201210）摘要：民用飞机复合材料结构设计时必须考虑复合材料层合板的冲击损伤。
通过试验测量和数值模拟两种方法分析碳纤维增强复合材料层合板低速冲击损伤后的剩余压缩强度，试验采用标准试验规范进行测量，数值模拟分析采用层内渐进损伤模型和层间Cohsive模型模拟分析层合板冲击损伤以及剩余压缩强度。
数值模拟与试验结果对比表明，该数值模拟分析方法的有效性，为民用飞机复合材料结构设计时预测和计算复合材料层合板的剩余强度提供方法。
关键词：复合材料层合板；冲击损伤；剩余压缩强度；数值模拟中图分类号：TB338；V214.4文献标识码：A文章编号：1007-9915（2021）02-0015-06 Residual Strengti Analysit of Impacl DamaaeU Composite LaminateoHE Zhonli-LU XiiUni(COMAC SSaaaai AircraOt Desina ant Resexrca Institutx,SSaaaai221010)Abstrrcl:The impdct damaae of composite laminateo must be consieerea in the design of civil aircratt composite strecturea.Two methona,test mesuemeat ant namericyl aimulation,are usc V lo analyae the residual compressive strenath of cyreon00x0reinforcee composite laminatesaaee low velocito impac-damaae.The test it stant-p0experiment,ant the namericol simulation analysis m corrieV ont by usinf the prooressive damaae monel in lami-aaesiaadynhsinesmndsibsewssaiamnaaesi4Thsynmpaeninabsewssaesieesiuieiaadaumsenyaiinmuiaennaihnwi that the namericol simulation methon is effective；whicO provides a methon On preVictina ant colcolatina the residu-aiiieeaeihntynmpninieiamnaaieinaynenianeyeatiynmpninieiieuyiueedeinea4Key words:composite laminates；impad damaae；residualcompressive strenfth；numericol simulation度、重量轻、可设计性等特点，目前已在航空、0前言航天等领域得到了广泛的应用［°0然而在飞机复合材料构件的生产和使用中，各类工具的掉落、纤维增强复合材料由于其高比强度、高比刚跑道上的杂物、冰雹等形成的冲击以及其他各种作者简介：何周理（1993—）男，汉，硕士，高级工程师，主要从事民用飞机复合材料结构设计、研究工作，电子邮箱：hezhoUi@ comae,ccH年高科技纤维与应用11第2期意外撞击都可能造成复合材料构件内部损伤，导致复合材料构件的承载能力大幅下降，对结构的安全性造成潜在的威胁2。
复合材料层合结构抗冲击性能研究进展
复合材料层合结构抗冲击性能研究进展石南南2,亢志宽1>2*,王利辉,王小娟2,赵卓(1.北京工业大学建筑工程学院，北京100124； 2.北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室，北京100124)摘要：层压复合材料因具有良好的综合力学性能，被广泛用于工业民用、建筑桥梁、军事等结构中。
综述了四类复合材料层合结构的抗冲击性能，包括纤维增强复合材料、混杂纤维增强复合材料、仿生复合材料和功能梯度复合材料。
总结了国内外复合材料层合结构抗冲击性能的研究现状，分析四类常见复合材料层合结构的抗冲击特性。
结合复合材料层合结构抗冲击性能的研究进展，对未来复合材料层合结构在抗冲击方面的应用进行了展望。
关键词：复合材料；抗冲击性能；层合结构；堆叠顺序；功能梯度中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：2096-8000(2021)02-0115-08层压复合材料由于具有良好的耐腐蚀、抗疲劳及良好的材料和结构可设计性等因素被广泛用于工业民用、建筑桥梁、军事等结构中。
然而，复合材料层合结构使用过程中，若受到冲击损伤，其内部会产生微观损伤，从而会严重影响复合材料层合板的剩余强度、耐久性及稳定性［1］。
因此，许多学者对层压复合材料在抗冲击性能方面进行了深入的研究。
通过整理相关文献,将常见的层压复合材料大致分成了纤维增强复合材料、混杂纤维增强复合材料、仿生复合材料和功能梯度复合材料四类。
纤维增强复合材料层合板［2］有很多优良特性,如比强度高、可设计性强等，被用于土木工程、军事、船舶等多个领域，纤维增强复合材料层合板还可以进一步分为碳纤维复合材料层合板［3］、玻璃纤维复合材料层合板［4］、芳纶纤维复合材料层合板［5］等。
混杂纤维增强复合材料板［6］是具有多种纤维特性的复合材料。
仿生复合材料层合板是根据生物材料的组分或堆叠顺序等因素而设计的。
生物材料融合了许多特性,高性能的轻质材料由相对较弱和普通的成分制成，是进化发展的结果［7,8］o功能梯度复合材料层合板［10］是组成元素不断变化的新型材料，具有更轻、更坚固、抗冲击性能更强等突出优点。
复合材料层合板损伤容限敏感性参数研究
第丨期 纤维复合材料No.I36 2021 年3 月FIBER COMPOSITES Mar. 2021复合材料层合板损伤容限敏感性参数研究武海鹏，韩琳(哈尔滨玻璃钢研究院有限公司，哈尔滨150028)摘要本文针对碳纤维增强复合材料层合板冲击下的损伤容限参数敏感性进行分析。
对复合材料层合板损伤容 限的影响参数、纤维角度、铺层顺序、层合板厚度、冲击速度和冲击角度等进行冲击损伤仿真，采用蔡-吴强度 准则评价层合板冲击的剩余强度，并对各参数影响的敏感性排序，确定纤维角度和铺层顺序为复合材料层合板冲 击下损伤容限的敏感参数。
关键词复合材料；损伤容限；冲击；敏感性参数Research on the Damage Tolerance SensitiveParameters of Composite LaminateWU Haipeng, HAN Lin(Harbin FRP Institute Co. ,Ltd. ,Harbin 150028)ABSTRACT This article aims on the analysis of the damage tolerance sensitive parameters of carbon fiber reinforced laminate under impact. The test simulates the impact damage on damage tolerance effective parameters of composite laminate, fiber orientation, ply stacking sequence, thickness of laminate, impact velocity and impact angle, using the Tsai -Wu strength criterion to evaluate the residual strength of laminate impact and sequencing all parameters *effective sensibility，and confirmed that fiber orientation and ply stacking sequence are the sensitive parameter of damage tolerance of composite laminate under impact.KEYWORDS composite material ；damage tolerance；impact；sensitive parameter1引言由于复合材料质量轻、强度高，因此在航空航 天领域得到了广泛的应用，但复合材料层合板结构 在使用和维护过程中容易受到低能量载荷冲击，如冰雹碎石的冲击、维修时工具的坠落等。
复合材料层合板损伤失效模拟分析
复合材料层合板损伤失效模拟分析随着科技的不断发展，复合材料在现代社会中的应用越来越广泛。
其中，层合板作为一种具有优异性能的材料，被广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
然而，层合板在服役过程中也存在着损伤失效的问题，对于其损伤失效的模拟分析方法进行研究具有重要意义。
关键词：复合材料、层合板、损伤失效、模拟分析复合材料层合板具有高强度、高刚度、耐腐蚀等优点，因此在各个领域得到了广泛的应用。
然而，其在服役过程中会受到各种载荷的作用，如应力、温度、化学环境等，容易导致损伤失效的问题。
在有些情况下，损伤失效可能引发重大安全事故，因此对复合材料层合板损伤失效的模拟分析方法进行研究，对于提高其服役性能和安全性具有重要意义。
内在因素：主要包括材料的制备工艺、微观结构和组成成分等。
这些因素会影响材料的力学性能和耐久性，如强度、刚度、韧性和耐腐蚀性等。
外部因素：主要包括服役过程中的各种载荷作用、环境条件和服役时间等。
这些因素会影响材料的应力状态和环境适应性，如拉伸、压缩、弯曲和耐高温性能等。
基于力学模型的模拟方法：根据材料的力学性能和外部载荷的作用，建立力学模型，如有限元模型、应力-应变模型等，对材料的损伤失效进行模拟和分析。
基于物理模型的模拟方法：根据材料的微观结构和组成成分，建立物理模型，如分子动力学模型、晶格动力学模型等，对材料的损伤失效进行模拟和分析。
基于经验模型的模拟方法：根据大量的实验数据和经验公式，建立经验模型，如响应面模型、神经网络模型等，对材料的损伤失效进行模拟和分析。
本文介绍了复合材料层合板损伤失效模拟分析的相关内容。
复合材料层合板在服役过程中会受到各种载荷的作用和环境条件的影响，容易导致损伤失效的问题。
为了有效预测和控制其损伤失效，需要建立合适的模拟分析方法。
目前，基于力学模型、物理模型和经验模型的模拟方法已被广泛应用于复合材料层合板的损伤失效模拟和分析中。
这些方法可用来研究材料的内在因素和外部因素对损伤失效的影响，从而为提高材料的服役性能和安全性提供指导。
复合材料层板冲击损伤特性及冲击后压缩强度研究
２１ ０ １年 ２月
航
空
材
料
学
报
Ｖｏ． １３Ｉ，Ｎｏ ．Ｉ
Ｆ ｂ ｕａ ｙ ２ ｅ ｒ ｒ ０１ １
Ｊ ＲＮＡＬ Ｏ ＲＯＮＡ Ｉ ＡＬ ＭＡＴ ＲＩ Ｓ ＯＵ Ｆ ＡＥ ＵＴ Ｃ Ｅ ＡＬ
复 合 材 料 层 板 冲 击 损 伤 特 性 及 冲 击 后 压 缩 强 度 研 究
合材 料冲击损 伤及其 冲击 后压 缩强 度 （ Ａ ） Ｃ Ｉ 的试 验
研究 一直是许 多研究 者关 注的 中心 。
复合 材料 层合 结 构在 制造 和 使用 过程 中， 可 不 避免 地会受 到损伤 ， 尤其是低 能量 物体 的冲击 ： 包括 各种 工具 的掉落 ， 飞 、 陆过程 中从跑道卷 起的石 起 着
特性 和冲击 后剩余 压缩强 度的关 系。
１ 层 合 板 冲 击损 伤试 验 研 究
１ １ 冲 击 试 验 装 置 ．
复合 材料韧性 进行表 征 。由于低速 冲击 损伤压 缩性
能与 铺层材料 、 铺层顺 序 、 度 、 件的边 界条件 、 厚 试 支 持条 件 以及 冲击物 的特 性 等 多种 因素 有关 ， 因此 复
林 智 育 ， 许 希 武 ， 朱 伟 壶
（ 京航 空航 天 大 学 航 空 宇航 学 院结 构 强 度 研 究 所 飞 行 器结 构 力 学 与 控 制 教 育部 重 点 实 验 室 ， 京 ２ ０ １ ） 南 南 １ ０ ６
摘 要 ： 两 种材 料 体 系 （ ３０ Ｑ ８ １ 对 Ｔ ０ ／ Ｙ ９ １和 ＂０ ／ ４ ５ ／ 层 的 复 合 材 料 层 板 进 行 三 种 支持 条 件 （ １ ０ ５０ ） 铺 ＂ ３ 冲击 点无 支 持 、 梁 凸缘 或长 桁 凸缘 支 持 和 肋 凸缘 支 持 ） 六 种 冲击 能量 等 级 的 冲 击 损 伤 特 性 及 冲 击 后 压 缩 强 度 试 验 研 究 。讨 论 了 冲 、 击 能量 、 持条 件 等 与 冲 击 损 伤 特性 和剩 余 压 缩 强 度 的 关 系 ， 究 结 果 表 明 ， 击 表 面 凹 坑 深 度 和 冲击 损 伤 面积 可 支 研 冲
开孔对热塑性复合材料层合板抗反复冲击性能影响的研究
采用离散损伤力学模型对含孔
复合材料层合板的损伤演化进行了分析ꎬ模型可以
准确预测基体损伤和纤维失效ꎬ针对不同材料、铺层
顺序、开孔形状进行验证ꎬ数值模拟与实验结果吻合
较好ꎮ
由上述开孔复合材料层合板拉伸、压缩和低速
冲击的试验研究与有限元分析可以得到ꎬ开孔对复
合材料结构的力学性能影响明显ꎮ 当复合材料受到
低速冲击载荷时ꎬ将产生基体裂纹、纤维断裂、分层
ＦＲＰ / ＣＭ ２０１９ Ｎｏ １１
玻璃钢 / 复合材料
１０１
２０１９ 年第 １１ 期
板分层面积最小的结论ꎮ Ｇｒｅｅｎ 等 [１３] 对复合材料层
ｍｍꎬ试样分为无孔板( ＷＨ) 和开孔板ꎬ开孔的直径
下ꎬ孔对玻纤增强环氧树脂复合材料层合板分层损
伤的影响ꎬ分别对无孔、开单孔和开两个孔的层合板
进行低速冲击试验ꎬ同时基于混合模式的 Ｃｏｈｅｓｉｖｅ
单元ꎬ建立了低速冲击有限元模型ꎬ模拟分析孔与层
合板分层损伤之间的相互作用ꎮ 结果表明ꎬ孔的存
近年来ꎬ研究者对含开孔复合材料的力学性能
进行了大量的研究ꎮ Ｃｈａｎｇ 等
击响应的影响大于开孔形状的影响及圆形孔的层合
收稿日期: ２０１９￣０１￣１４
作者简介: 彭丕 (１９９３￣) ꎬ 男ꎬ 硕士研究生ꎬ 主要从事热塑性复合材料方面的研究ꎮ
通讯作者: 王继辉 (１９６２￣) ꎬ 男ꎬ 博士ꎬ 教授 / 博导ꎬ 主要从事复合材料结构方面的研究ꎬ ｊｈｗａｎｇ＠ｗｈｕｔ ｅｄｕ ｃｎꎮ
由于汽车的燃油消耗与汽车重量密切相关ꎬ汽
和层间失效ꎬ选取不同的失效准则和损伤演化方案ꎬ
车轻量化已经成为全球汽车行业最重要的问题ꎮ 实
建立了开孔复合材料层合板的压缩破坏有限元分析
双面胶接修朴CFRP层合板结构抗冲击性能的影响因素研究
学校代码10459学号或申请号***************密级硕士学位论文双面胶接修补CFRP层合板结构抗冲击性能的影响因素研究作者姓名：孙振辉导师姓名：铁瑛学科门类：工学专业名称：机械设计及理论培养院系：机械工程学院完成时间：2019年 5 月A thesis submitted toZhengzhou Universityfor the degree of MasterStudy on Factors Affecting Impact Resistance of Double-sided Adhesively Bonded Repair CFRP LaminateStructuresBy Zhenhui SunSupervisor: Prof. Ying TieMechanical Design and TheorySchool of Mechanical EngineeringMay, 2019学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律责任由本人承担。
学位论文作者：日期：2019 年5 月28 日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。
根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。
本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。
保密论文在解密后应遵守此规定。
学位论文作者：日期：2019 年5 月28 日摘要摘要碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，简称CFRP）以其优良的性能被广泛应用于航空航天领域。
复合材料层合结构的损伤与断裂行为研究
复合材料层合结构的损伤与断裂行为研究复合材料层合结构的损伤与断裂行为研究是一个重要的领域，它对于提高复合材料的使用性能和延长其使用寿命具有重要意义。
本文将从损伤形成机制、损伤评估方法以及断裂行为研究等方面进行介绍。
首先，复合材料层合结构的损伤形成机制是研究的重点之一。
复合材料由纤维增强体和基体组成，其在受力过程中容易出现纤维断裂、界面剥离、基体开裂等损伤形式。
纤维断裂是指纤维在受力过程中发生断裂，通常是由于纤维内部存在的缺陷或者纤维与基体之间的界面粘结强度不足所引起的。
界面剥离是指纤维与基体之间的粘结强度不足，导致纤维与基体之间发生剥离现象。
基体开裂是指基体材料在受力过程中发生开裂，通常是由于基体材料的强度不足或者存在的缺陷所引起的。
其次，损伤评估方法是研究复合材料层合结构的损伤与断裂行为的重要手段。
常用的损伤评估方法包括非破坏性检测方法和破坏性检测方法。
非破坏性检测方法主要包括超声波检测、红外热像检测、电磁波检测等，它们可以通过检测材料内部的损伤情况来评估材料的损伤程度。
破坏性检测方法主要包括拉伸试验、剪切试验、冲击试验等，它们可以通过对材料进行破坏性加载来评估材料的断裂强度和断裂韧性等性能。
最后，断裂行为研究是研究复合材料层合结构的损伤与断裂行为的关键内容之一。
复合材料在受力过程中常常出现断裂现象，断裂行为的研究可以帮助我们了解复合材料的断裂机制和断裂特性。
常用的断裂行为研究方法包括断口形貌观察、断口扫描电镜分析、断裂力学模型建立等。
通过对断口形貌的观察和分析，可以了解复合材料的断裂模式和断裂机制。
通过断裂力学模型的建立，可以预测复合材料的断裂强度和断裂韧性等性能。
总之，复合材料层合结构的损伤与断裂行为研究对于提高复合材料的使用性能和延长其使用寿命具有重要意义。
通过研究损伤形成机制、损伤评估方法以及断裂行为，可以为复合材料的设计和应用提供科学依据，并为复合材料的性能优化和改进提供技术支持。
CFRP层合板的冲击损伤研究
204060801001201401600.010.020.030.040.050.060.070.080.090.10D e e p (m m )Time(h)10J 15J 20J 25J 30J 35J 40J 45J0.010.020.030.040.050.060.070.080.090.100.110.120.130.140.15 10J 15J 20J 25J 30J 35J 40J 45J 50J 55J 60J件厚度对凹坑深度的影响通过凹坑深度的研究可知，冲击凹坑深度是与冲击能量直接相关的，但是能量并不是唯一的影响因素，它还与材料的本身属性和结构也有着紧密的联系。
本文在研究不同冲击能量对凹坑深度影响的基础上探究了凹坑深度与试验件厚度的关系。
（1）初始冲击凹坑深度与试验件厚度关系不同冲击能量下五类试验件的初始冲击凹坑深度、初始凹坑深度随冲击能量变化的曲线分别如表11和图7所示。
表11不同厚度试验件在冲击能量下初始凹坑深度0.010.020.030.040.050.060.070.080.090.10 10J 15J 20J 25J 30J 35J 40J 45J-20204060801001201401601800.010.020.030.040.050.060.070.080.090.100.110.120.130.140.15Time(h)D e e p (m m )10J 15J 20J 25J 30J 35J 40J 45J 50J 55J 60J件厚度对凹坑深度的影响通过凹坑深度的研究可知，冲击凹坑深度是与冲击能量直接相关的，但是能量并不是唯一的影响因素，它还与材料的本身属性和结构也有着紧密的联系。
本文在研究不同冲击能量对凹坑深度影响的基础上探究了凹坑深度与试验件厚度的关系。
（1）初始冲击凹坑深度与试验件厚度关系不同冲击能量下五类试验件的初始冲击凹坑深度、初始凹坑深度随冲击能量变化的曲线分别如表11和图7所示。
复合材料层合板高速冲击后压缩性能试验研究
复合材料层合板高速冲击后压缩性能试验研究在科技的海洋中，复合材料层合板如同一艘航船，承载着人类对材料科学的梦想与追求。
然而，当这艘航船遭遇高速冲击的风暴时，它的压缩性能是否依然坚不可摧？本文将对此进行深入探讨。
首先，我们要明确一点：高速冲击对于复合材料层合板来说，无疑是一场严峻的考验。
它如同一颗猛烈的炮弹，瞬间撞击在航船上，留下难以磨灭的痕迹。
这种冲击不仅会对材料的外观造成损伤，更会对其内部结构产生深远的影响。
因此，我们必须高度重视这一问题，并采取有效的措施来应对。
那么，如何评估高速冲击后复合材料层合板的压缩性能呢？这就需要我们运用科学的方法和手段进行试验研究。
试验的过程就像是一场精密的手术，需要我们细致入微地观察和分析每一个细节。
通过对比不同条件下的试验结果，我们可以揭示出高速冲击对材料压缩性能的具体影响。
在试验过程中，我们发现了一些问题。
比如，在某些情况下，复合材料层合板在遭受高速冲击后，其压缩性能会出现明显的下降。
这就好比是航船在风暴中失去了稳定性，随时都有可能倾覆。
这种现象无疑给我们敲响了警钟，提醒我们必须加强材料的抗冲击能力。
为了解决这一问题，我们需要从多个方面入手。
首先，我们可以优化材料的设计，提高其整体的抗冲击能力。
这就像是给航船加装了坚固的护甲，使其在面对风暴时更加从容不迫。
其次，我们还可以通过改进加工工艺和技术手段来提升材料的性能。
这就像是给航船配备了先进的导航系统，使其在复杂的海域中能够准确判断方向。
当然，我们也不能完全依赖试验研究来解决问题。
毕竟，试验只是模拟实际情况的一种手段，而真实的应用场景往往更加复杂多变。
因此，我们还需要进行大量的实际应用测试，以确保我们的研究成果能够真正应用于实际生产中。
在未来的发展中，复合材料层合板的高速冲击后压缩性能研究仍然面临着许多挑战和机遇。
我们需要不断探索新的研究领域和方法，以推动这一领域的持续发展和进步。
同时，我们也需要加强与相关行业的合作与交流，共同推动复合材料层合板技术的创新与应用。
复合材料层合厚板的冲击响应及分层损伤
复合材料层合厚板的冲击响应及分层损伤朱小龙;李永刚;王鹤然;姚小虎【摘要】复合材料层合结构是飞机的主要受力构件,研究其冲击响应及分层损伤非常重要.针对5 mm厚40层铺层的层合板分别进行15J、30J、45J的落锤实验,研究低能量冲击的动力响应.然后进行超声C扫描检测获得各界面的分层损伤情况,以分析分层损伤在面内及厚度方向上的分布特性,并在此基础上研究损伤的形成机理,对分层的分布特性进行解释.据此,可对层合板界面分层损伤进行预测,使其得以在实际工程中评估剩余强度以保证构件安全,同时也将有助于层合板的结构优化设计.%Since composite laminated structure is an essential component in airplane construction, it is necessa-ry to study composite laminated structure impact response and delamination.Drop weight tests were carried out to the composite laminates with the impact energy of 15 J, 30 J, 45 J respectively.The thickness of the laminates are 5 mm with 40 layers included.Therefore, the impact dynamic response could bestudied.Ultrasonic C-scan was then used to get the delamination region of each interface.The distribution characteristics of the delamination both in ply and along thickness were focused on, and then turn over the verification again by discussing the damage mechanism.Accordingly, it will be possible to predict the delamination of a composite laminates, and make further efforts to evaluate residual strength for safety in practical application.Moreover, it may contribute to the optimiza-tion design for composite laminated structures.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)015【总页数】5页(P317-321)【关键词】固体力学;复合材料层合板;低能量冲击;动力响应;分层损伤;损伤机理【作者】朱小龙;李永刚;王鹤然;姚小虎【作者单位】航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司技术中心,成都610073;航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司技术中心,成都610073;华南理工大学土木与交通学院,广州510640;华南理工大学土木与交通学院,广州510640【正文语种】中文【中图分类】V214.8复合材料层合板在飞机结构上的应用越来越多，因此层合板结构的冲击、疲劳、湿热、雷击等问题也受到了越来越多的关注，其中冲击损伤问题就是现在研究的热点问题之一。
针对碳纤维层合板在不同工艺、冲击能量下的冲击响应研究
针对碳纤维层合板在不同工艺、冲击能量下的冲击响应研究随着轻量化的发展，碳纤维复合材料被广泛应用于航空航天、汽车、轨道交通、能源、体育休闲等领域。
碳纤维复合材料层合板具有轻质、高刚度、优异的抗冲击性等特点，被广泛应用于汽车、高铁和飞机的非承力结构、次承力结构。
针对非承力覆盖结构的冲击问题，挪恩的研发团队进行了一项在不同工艺碳纤维复合材料层合板与不同冲击能量下的冲击响应研究。
通过模拟碳纤维复合材料汽车覆盖件中的冲击，采用落锤冲击试验装置对用同是10层铺层，但采用400kpa、600kpa热压罐工艺以及真空袋工艺的碳纤维复合材料层合板试件，以不同能量（5J、10J、20J、40J）进行低速落锤冲击实验。
1、初始能量5J下不同工艺碳纤维层合板冲击响应冲头的最大接触冲击力400kpa热压罐工艺>600kpa热压罐工艺>真空袋工艺；最大冲击位移、冲击接触时间的规律与之相反；冲击阶段速率的下降规律为400kpa 热压罐工艺>600kpa热压罐工艺>真空袋工艺；冲击阶段冲头能量提高速率为400kpa热压罐工艺>600kpa热压罐工艺>真空袋工艺。
出现这个现象的原因是真空袋工艺制备的碳纤维复合材料层合板压力较小，仅为一个负压，这会使得预浸料的铺层间结合不紧密产生缺陷，且树脂含量较高，表现出较好的冲击韧性；而600kpa热压罐工艺制备层合板由于压力过大树脂被过多挤出，导致碳纤维复合材料层合板的刚性上升，在冲击过程中通过纤维断裂吸收部分冲击能量；热压罐工艺400kpa制备层合板的树脂与纤维体积含量处于较好范围，碳纤维复合材料板材缺陷比真空袋工艺层合板的低，材料刚性比600kpa 热压罐工艺层合板低。
故热压罐工艺400kpa制备层合板的冲击响应与600kpa热压罐工艺层合板以及真空袋工艺层合板的不同。
2、初始能量10J下不同工艺碳纤维层合板冲击响应冲头的最大接触冲击力400kpa热压罐工艺>600kpa热压罐工艺>真空袋工艺；最大冲击位移、冲击接触时间与之相反；冲击阶段速率的下降速率为400kpa热压罐工艺>600kpa热压罐工艺>真空袋工艺；冲击阶段冲能量提高速率为400kpa热压罐工艺>600kpa热压罐工艺>真空袋工艺。
复合材料层合板侵彻行为的研究
等 研究 了 子 弹 冲 击 各 向 异 性 和 各 向 同 性 材 料 的 CFＲP 层合板， 在实验中发现弹道极限速度与层合板的 同时各向异性材料板的抗弹性能要强于 厚度呈正比， ［6 ］ 各向同性材料板。 Sutherland 等 研究表明， 随着冲击 动能的增加， 依据层合板吸收能量的变化可以判断纤 ［7 ］ 。 维是否断裂 Delfosse 等 用弹头位移和冲击能描述 了破坏机理和能量吸收之间的关系。 Caprino 等 在 GFＲP 低速冲击实验的基础上， 建立了侵彻深度和能量 吸收之间的关系， 理论预测和实验结果 吻 合 地 较 好。 ［9 ］ 罗军等 还采用 MSC / DYTＲAN 有限元分析程序， 对球 形弹侵彻层合板过程进行模拟， 发现铺层角度， 材料应 ［10 ］ 变率对板的能量吸收具有一定的影响。 Edgar 等 通 过有限元模型， 采用准静态分析的方法， 分析了层合板 并与实验进行了比较。 已 内部应力状态和分层破坏， 有研究结果表明： 复合材料层合板冲击问题是一个非 常复杂的动力学问题， 这给理论和实验研究带来了一 定的困难， 大型商用有限元软件的问世， 为解决这一复 杂问题提供了广阔前景。 本文采用 ABAQUS / Explicit 软件建立完整的有限 研究弹头形状、 纤维铺设方式和层数对抗侵彻 元模型， 性能的影响， 模拟结果与已有实验结果和理论计算结 果做了比较， 吻合性较好， 可以为工程实际提供参考。
复合材料层合板侵彻行为的研究
秦建兵，韩志军，刘云雁，路国运
（ 太原理工大学 力学学院 ， 太原 030024 ）
摘
要： 采用显式有限元软件 ABAQUS / Explicit 模拟纤维增强复合材料层合板的侵彻行为 。重点分析弹头形状、
纤维铺设方式、 层数等因素对层合板抗弹性能的影响 ， 给出了层合板在不同弹头冲击下的侵彻破坏特征和模态 ， 获得了弹 吻合较好， 这可为工程实际提供参考 。 道极限速度。模拟结果与理论计算结果及已有实验结果进行了对比 ， 关键词： 纤维增强复合材料层合板 ； 侵彻； 弹道极限 中图分类号： O34 文献标识码： A
不饱和聚酯树脂层合板的抗冲击性能研究的开题报告
玻璃纤维/不饱和聚酯树脂层合板的抗冲击性能研究的开题报告一、选题背景玻璃纤维/不饱和聚酯树脂层合板是一种常用的建筑材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点，广泛应用于建筑、船舶制造等领域。
然而在使用过程中，由于受到外力冲击等原因，层合板可能会发生破裂和破碎，从而降低其使用寿命和性能。
因此，研究玻璃纤维/不饱和聚酯树脂层合板的抗冲击性能具有重要的实际意义，可以提高其在实际应用中的可靠性和安全性。
二、研究目的本研究旨在通过实验研究的方法，探究玻璃纤维/不饱和聚酯树脂层合板在不同冲击载荷下的破坏机理和性能变化规律，为进一步提高层合板的抗冲击性能提供科学依据。
三、研究内容和方法3.1 研究内容（1）研究玻璃纤维/不饱和聚酯树脂层合板的基本构成和物理性能。
（2）比较不同厚度和不同层数的层合板的抗冲击性能。
（3）通过冲击试验仪对层合板在不同速度和不同能量的冲击下破坏机理和破坏形态进行观察和分析。
（4）对试验结果进行统计和分析，探讨层合板的抗冲击性能与其组成材料和结构参数之间的相关性。
3.2 研究方法（1）文献调研法：通过对相关文献进行搜集和研究，了解玻璃纤维/不饱和聚酯树脂层合板的基本构成和物理性能，为后续实验提供基础和依据。
（2）实验室试验法：采用冲击试验仪对不同厚度和不同层数的层合板进行冲击试验，观察和分析其破坏机理和破坏形态。
（3）数据处理法：对试验结果进行统计和分析，得出层合板的抗冲击性能与其组成材料和结构参数之间的相关性。
四、预期结果通过实验研究，预计可以探明玻璃纤维/不饱和聚酯树脂层合板在不同冲击载荷下的破坏机理和性能变化规律，为提高其抗冲击性能提供科学依据和参考数据。
同时，可以为制定相应的行业标准和规范提供参考意见。
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第４ Ｏ卷 第 ３ 期
２０ ０ ８年 ６ 月
南 京 航 空
航天ຫໍສະໝຸດ 大学学报
Ｖｏ１ ４０ Ｎｏ．３ ．
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问题 的 力 学 分析 模 型 。 模 型 考 虑 了纤 维 断 裂 、 体 裂 纹 和 分层 ３ 主 要 损 伤 形 式 。 据 高应 变率 下 单层 板 的 本 该 基 种 根
构 关 系 ， 用 波 的传 播 理 论 ， 算 复 合 材 料 层 板 冲 击 后 的 变形 区尺 寸 和 层 板 应 变场 ， 用 能 量 守 恒 迭 代 求 解 弹 体 采 计 利
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层 合 复 合 材 料 薄 板 高速 冲 击 损 伤 研 究
古 兴 瑾 许 希 武 黄 晶
（ 南京 航 空航 天 大 学航 空 宇航 学 院 ，南京 ，１０ ６ ２０１） 摘 要 ： 对 任 意 角 度 铺层 的 复 合 材 料 层 舍 薄 板 基 于 高速 冲 击 过 程 中的 能 量 守恒 ， 立 了 复合 材 料 层 板 高速 冲 击 针 建
模 型 的有 效 性 。
关 键 词 ： 合 复 合材 料 ； 彻 ； 伤 ； 层 侵 损 能量 吸 收 中 图 分 类号 ： ８ Ｏ３ ５ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ５２ １ （０ ８ ０ —３ ００ １０ —６ ５ ２ ０ ） ３０ ７ —６
Ｈ ｉ ｈ Ｖｅ ｏ ｉｙ Ｉ ｐａ ｔＤａ ａ ｅ ｏ ｇ ｌ ｃｔ ｍ ｃ ｍ ｇ ｆ Ｔｈｉ ｍ ｐｏ ｉｅ Ｌａ ｉ ｔ ｓ ｎ Ｃｏ ｓｔ ｍ ｎａ ｅ
的 冲击 剩 余 速 度 和 弹靶 接 触力 等 参 量 。文 中 着重 研 究 了复 合 材 料 层 合 薄 板 高 速 冲 击 中的 损 伤 面积 和 形 状 ， 细 详
讨 论 了 冲击 速 度 ， 弹体 直 径 以及靶 板 铺 层 情 况 对 损 伤 形 状 和 大 小 的 影 响 。 值 分 析 结果 与 试 验 吻 合 ， 明 了本 文 数 证
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