碳纖維-環(huán)氧復合材料高速撞擊損傷效應研究.pdf

1、本文采用二級輕氣炮進行高速撞擊，研究了不同撞擊條件下M55J/AG-80復合材料的力學性能和撞擊損傷區(qū)域的變化規(guī)律，及其損傷形式，初步討論了高速撞擊損傷機理，并利用有限元分析軟件LS-DYNA進行數值模擬，為航天器結構材料的空間碎片風險評估與結構優(yōu)化設計提供實驗和理論依據。
　　研究結果表明，高速撞擊后前兩層板均被穿透，對M55J/AG-80復合材料層合板造成穿孔損傷，第三層板未被穿透，在表面形成撞擊坑。在撞擊正面穿孔附近表層樹脂

2、基體被燒蝕掉，纖維裸露在外，并有基體開裂，纖維斷裂、拔出，材料剝落，分層等破壞。M55J/AG-80復合材料層合板撞擊穿孔附近材料界面剪切、層間剪切和彎曲強度隨著彈丸速度和撞擊角度的增加而降低；在彈丸速度和撞擊角相同的條件下，靶板上距穿孔越遠的部分強度降低越少，第一層板距穿孔距離相同的部分材料的損傷程度要小于第二層板的。撞擊損傷區(qū)域大小與彈丸直徑和撞擊角成正比；雙層板結構中，第二層板的損傷區(qū)域小于第一層板的損傷區(qū)域。通過研究M55J/A

3、G-80復合材料高速撞擊后的微觀形貌，初步探討了其損傷機理。在撞擊過程中，復合材料的破壞是由于在穿孔附近形成高的應力場造成的。同時復合材料依靠其自身的結構破壞吸收彈丸部分動能，纖維破壞和脫粘是吸收能量的主要方式。
　　利用有限元分析軟件LS-DYNA，開展了彈丸高速撞擊復合材料層合板雙層板結構的二維有限元數值模擬，很好的描述了撞擊過程，得到了侵徹速度和應力變化信息。侵徹速度先是快速下降，穿透第一層板后下降速度放緩。靶板同一點的應力