【摘 要】
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碳纤维复合材料有着比强度大,比刚度高,性能可设计性等特殊优势,故成为了航空航天领域比较优先考虑的材料之一,而碳纤维复合材料结构在使用时极易受到冲击损伤的影响,而冲击损伤会影响到复合材料的剩余强度,本文主要研究了碳纤维曲板受到冲击后的损伤失效模式与含冲击损伤的复合材料加筋板的弯曲失效模式:（1）基于连续介质损伤理论的应变能等效假设推导出复合材料损伤后的刚度阵,利用三维Hashin准则判断单元失效,并
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碳纤维复合材料有着比强度大,比刚度高,性能可设计性等特殊优势,故成为了航空航天领域比较优先考虑的材料之一,而碳纤维复合材料结构在使用时极易受到冲击损伤的影响,而冲击损伤会影响到复合材料的剩余强度,本文主要研究了碳纤维曲板受到冲击后的损伤失效模式与含冲击损伤的复合材料加筋板的弯曲失效模式:（1）基于连续介质损伤理论的应变能等效假设推导出复合材料损伤后的刚度阵,利用三维Hashin准则判断单元失效,并建立由单元应力和材料的断裂韧性共同控制的损伤刚度折减因子,对损伤单元的刚度阵进行折减。建立了复合材料曲板低速冲击有限元模型,研究了不同角度复合材料曲板,受到内侧或外侧冲击的情况。探究相同冲击能量下曲板角度以及冲击方向对层合板冲击损伤的影响。（2）在以上冲击方法的基础上建立复合材料加筋板的低速冲击有限元模型,使用缺陷预置的方法对含冲击损伤的复合材料加筋板进行弯曲数值仿真,并使用内聚力单元模拟筋条与蒙皮的脱粘情况。研究了复合材料加筋板结构受到冲击损伤后的弯曲承载能力与弯曲失效模式。研究结果表明:1)使用本文模型进行数值仿真的结果和文献吻合较好,验证了模型有效性;2)在相同冲击能量下,复合材料曲板结构发生的损伤程度较复合材料平板结构严重;3)经分析得知,在任何一侧受到冲击时,锐角情况下,角度越小,损伤程度越大;直角时的损伤程度最小;钝角情况下,损伤程度介于锐角与直角之间。同一角度情况下,受内侧冲击时发生的损伤程度均高于受外侧冲击的损伤程度。4)复合材料加筋板受到弯曲载荷时,两个不同位置冲击损伤对复合材料加筋板的弯曲承载能力影响不大。
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