复合材料层合板冲击损伤影响因素分析

根据上述复合材料层合板的冲击损伤分析方法，在ANSYS软件基础上笔者等开发了参数化的复合材料层合板在冲击载荷作用下的逐渐损伤破坏模拟程序，该程序可以预测任意铺层角度、铺层厚度层合板受冲击时，不同时刻的失效模式和破坏规律，程序流程图参见文献。

2  算例分析

层合板的名义尺寸为100mm × 45mm × 2.5mm，铺层顺序为(45°／-45°／90°／0°／-45°／0°／45°／0°／90°／0°)s．受冲击处是层合板中心40mm × 40mm的正方形区域，冲击能量选择5.9J。

2.1　不同材料冲头对层合板冲击损伤的影响

层合板为T300／BMP-316复合材料，其单层板的性能参数见表2。选择钢制和铝制两种冲头，钢的材料性能如下：弹性模量E=210GPa、泊松比v=0.25；铝的材料性能如下：弹性模量E=69GPa、泊松比v=0.34。

2.1.1　冲击损伤分析

受钢和铝两种不同材料的冲头冲击后，层合板各层的损伤比较如表3所示(为节省篇幅，表中只给出损伤有一定区别的铺层)。从表3中可以看出，与铝冲头相比，受钢冲头冲击后，层合板各铺层的损伤模式略有区别。比如受铝冲头冲击后，层合板的第5层和第17层都没有出现纤维断裂，而受钢冲头冲击后，上述两层都有纤维断裂产生。说明就各铺层损伤模式而言，在同样冲击能量条件下，冲击物越硬，层合板的冲击损伤程度越严重。
　　图1所示为受钢和铝两种不同材料的冲头冲击后，复合材料层合板各层冲击损伤面积曲线。从图1可以看出，总体来讲，离冲击表面越远，铺层中所产生的冲击损伤面积越大。与铝冲头相比，受钢冲头冲击后，层合板几乎每一层的损伤面积都略大些。说明就各铺层损伤面积而言，在同样冲击能量条件下，冲击物越硬，损伤面积越大。