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复合材料金属层合板(FMLs)是一种复合材料和金属结合在一起的新型材料,该材料的力学性能优于单一金属和单一复合材料。由于纤维复合材料的桥接原理,可以有效地抑制金属中裂纹的扩展,因此FMLs具有优良的抗疲劳性能。目前FMLs已经在航天航空工程上得到了广泛的应用,并且也开始应用于船舶行业,前景将十分广阔。 文中针对FMLs中不同的材料引入了不同的损伤准则来评判材料的损伤。针对复合材料,采用Hashin准则,该准则包含了四种损伤机理:纤维拉伸损伤,纤维压缩损伤,基体拉伸损伤和基体压缩损伤,这些损伤机理很符合本文复合材料层承载过程中的真实失效方式。并且高速冲击下复合材料存在明显的应变率效应,故考虑了应变率对于强度参数的影响。针对金属材料,采用Johnson-Cook失效准则,该准则考虑了应力三轴度、应变率和温度等对于材料起裂的影响,能够很好地模拟本文中金属层复杂的失效过程。针对粘结层,采用粘结牵引力的方法模拟粘结层。分层损伤过程分为损伤开始和损伤演变两个过程,粘结牵引力的本构关系很好地模拟了逐步脱离粘结层形成的损伤累积。 数值模拟中,首先研究爆炸载荷下不同形式、不同金属含量的复合材料金属层合板的抗冲击性能。研究表明,适当提高层合板中金属含量的比例,可以很有效地减小冲击引起的板件变形,减轻金属、纤维和粘结层的损伤程度,但同时会降低层合板吸收冲击波能量的能力。 之后研究了含不同初始分层损伤的复合材料金属层合板的抗冲击性能。研究表明,粘结层的初始损伤主要影响着相邻金属层的塑性变形、相邻纤维层的损伤、相邻粘结层的损伤。