复合材料的冲击、损伤容限和吸能-12.ppt

复合材料的冲击、损伤容限和吸能;冲击实验的意义;耐撞性（Crashworthiness）

－对运动的（载人、载物）结构，在发生碰撞事故或特定的冲击事件时能够吸收冲击能量并保护成员及贵重物品安全的能力。

-要求:能够在突发或特定的碰撞事件中，依靠自身结构或附件装置的屈曲、断裂等破坏形式来减缓碰撞时的冲击载荷，耗散冲击能量。;冲击实验的方法;摆锤式冲击试验试样破坏所需的能量实际上无法测定。

试验所测得的除了产生裂缝所需的能量及使裂缝扩展到整个试样所需的能量以外，还要加上使材料发生永久变形的能量和把断裂的试样碎片抛出去的能量。把断裂试样碎片抛出的能量与材料的韧性完全无关，但它却占据了所测总能量中的一部分。

;落球式冲击试验是把球、标准的重锤或投掷枪由已知高度落在试棒或试片上，测定使试棒或试片刚刚够破裂所需能量的一种方法。;;优点：

这类冲击体系的结构简单，操作方便，成本较低，适用领域广；

缺点：

冲击速度可选范围小，由于靠重力驱动，实验受惯性力的影响较大。如果想把某种材料与其它材料进行比较，或者需改变重球质量，或者改变落下高度，十分不方便。;针对落锤实验应用运动物理学可导出如下理论方程：

;Hopkinson压杆实验;;HopkinsonPressureBar;;;飞机上的缓冲吸能部件（结构）;各类吸能结构;各类吸能结构;各类吸能结构;各类吸能结构;各种缓冲结构的吸能比较;Hopkinson法冲击实验原理;这样只要测量到;损伤容限;在压缩载荷下金属铝泡沫;不同应变率下泡沫铝的应力-应变曲线;;复合材料具有高强、高刚及可设计性的优点，现已广泛地用于航天航空、建筑及交通等领域。

但在吸能方面，复合材料结构与与金属结构具有不同的性能机理，金属结构主要依靠塑性变形来吸收能量，而复合材料则通过多种形式的细观破坏耗散能量。

如：

如纤维和基体的开裂

层间裂纹及开裂

纤维拔出

局部扭曲

等;由于复合材料在撞击过程中是以损伤的积累形式破坏的，因此，到目前还没有一个包含所有的破坏模式的预报模型及破坏准则对其吸能特性和剩余强度或刚度进行有效预报。

主要的研究方法只能依靠???限元数值计算进行预报；;;在撞击事件中必须吸收绝大部分的能量

－缓冲件特性研究所关心的主要问题之一就是如何有效地、尽可能多地吸收大部分撞击能量，可通过结构和材料参数进行设计。

碰撞能量的吸收以可控的方式进行。

－即复合材料吸能结构在各种撞击条件下都有比较稳定的破坏模式和能量吸收，在碰撞过程中均匀地耗散能量。;利用有限元软件，进行计算的过程;;;研究结果表面：在冲头上升前损伤面积最大，并发现层合复合材料的损伤面积与撞击能有很好的线性关系。