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第22卷增刊2计算机辅助工程Vol.22Suppl.2

2013年10月ComputerAidedEngineeringOct.2013

论文所属行业:航天

基于ABAQUS软件的复合材料板冲击特性研究

朱东俊，葛亮，刘莹，叶亚龙

（哈尔滨工程大学船舶工程学院，黑龙江省哈尔滨市邮编150001）

摘要：基于HASHIN准则，应用国际上通用的动力有限元程序ABAQUS建立玻璃纤维/环氧

树脂复合材料板的冲击仿真计算模型，在不同冲击能量、冲击质量、冲击速度影响下分析材

料的初始损伤与损伤演化特性。通过对比，发现仿真计算结果与实验结果吻合较好，表明了

仿真计算模型在该材料冲击预报的有效性。

关键词：复合材料；冲击；损伤；ABAQUS

中图分类号：TB332文献标志码：A

ResearchontheImpactCharacterizationofCompositePlateswith

ABAQUSSoftware

ZHUDong-jun，GELiang，LIUYing，YEYalong

(CollegeofShipbuildingEngineering，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China)

Abstract:BaseonHashincriterion,theimpactsimulationmodelofglass/epoxycompositeplateswas

buildedwithABAQUSfiniteelementanalysissoftware.Underthedifferentimpactenergy,impactormass

andimpactvelocity,theeffectstotheinitialdamageanddamageevolutioncharacteristicsofthematerialhad

beenstudied.Bycontrast,agoodagreementwasfoundbetweentheresultsofthisanalysisandthetest

data,itindicatesthatthesimulationmodeliseffectiveinthepredictionofthematerialimpact.

Keywords:compositematerial；impact；damage；ABAQUS

0引言

验与数值研究工作。Choi[1]通过实验研究了层合

板受冲击时基体开裂与分层之间的关系，认为基

复合材料因其具有比强度高、比刚度高和可体裂纹是层合板受冲击后的初始损伤形式，外层

设计性等特点，在许多重要的工程结构中得到了

的基体裂纹主要是由弯曲作用产生的。Ramin[2]

广泛的应用，其中复合材料层合板是常用于机身等对几种纤维增强复合材料进行了冲击试验，观的典型结构。复合材料常常以板壳形式存在于结察其冲击损伤面积与形状，并对试验模型运用LS

构件中,很容易受到垂直于板面的载荷作用,冲击

DYNA进行仿真模拟。Moura[3]等进行了碳/环氧

载荷就属于这类载荷。冲击对复合材料层合板造层合板的低速冲击试验，研究发现层合板在低速

成的损伤会使结构的力学性能退化，严重威胁飞冲击下的主要损伤形式为分层和横向裂纹。

机机体的安全。此对复合材料的冲击特性研究显

Bstaph[4]在层合板低速冲击分层问题研究中估算

得尤为重要。了其分层扩展，并对其损伤模型就行了数值模拟，

早期复合材料冲击特性研究大都集中于低速

探究其低速冲击特性。Wu[5]等人在层合板冲击问

冲击分析，国内外学者均在此方面做了大量的试题的研究中建立了冲击模型，模拟了局部分层形

收稿日期：2013-01-07

作者简介：朱东俊（1989—），男，广西柳州人，硕士研究生，研究方向为船舶与海洋结构物设计与制造。，(E-mail)jiajiadongjun@163.com

2计算机辅助工程2013年

状，研究其冲击特性。Ramazan[6]等人做了玻璃

纤维/环氧树脂复合材料的冲击试验，观察在不同

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冲击能量、质量、速度下复合材料板的冲击损伤式中：Xt，Xc为单层板纵向拉伸和压缩强度；Yt，

特性，并建立三维模型进行相关数值模拟。宁荣Yc为单层板横向拉伸和压