碳纤维复合材料应变率效应及影响研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jill_bai
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复合材料作为一种新型材料,由于其优良的性能和多变的可设计性,已经广泛应用于航空、航天等领域。而冲击载荷是在航空器飞行过程中受到的常见载荷之一,复合材料在受到冲击作用时会表现出瞬间大变形,导致材料的力学性能会产生应变率效应,所以研究复合材料的应变率效应对表征其抗冲击性能具有重要的意义和价值。首先,通过霍普金森杆对单向碳纤维树脂基复合材料(T700/TDE85)进行不同方向的动态压缩实验,利用二波法处理实验数据,得到不同应变率下该材料的应力应变关系,继而得到其动态强度和刚度,接下来观察了损伤模式并通过朱-王-唐(ZWT)本构建立一维动态本构方程。其次,从纤维丝-基体尺度建立单向复合材料的代表性体积单胞模型,并引入基体的应变率效应。通过编写VUMAT子程序,使用ABAQUS进行仿真模拟,观察其损伤演化过程,并通过与实验结果对比验证模型的准确性,在此基础上预测了单向复合材料的动态拉伸力学性能。最后,在宏观尺度建立碳纤维复合材料层合板的弹道冲击模型。选取一种连续介质损伤模型作为单层板的本构模型,并以内聚力模型模拟分层。根据前文得到的单层板的应变率效应通过引入动态增强因子来建立其动态模型,与文献中实验结果进行对比,探究应变率对仿真结果的影响,并讨论了相关参数对仿真精度的影响。
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