复合材料层合板冲击损伤影响因素分析

2.1.2　冲头与层合板的接触分析

　　图2所示为受不同材料的冲头冲击时，冲头的位移-时间曲线及层合板正中心受冲击点处的位移-时间曲线，位移取沿层合板上表面的外法线方向为正。从图2中可以看出，无论是冲头的最大位移还是板中心处的最大位移，钢冲头的都要大于铝冲头的。通过比较钢和铝的性能可以看出，冲击物越硬，层合板的变形就越大。

图3所示为受不同材料的冲头冲击时冲头的速度-时间曲线，速度取沿层合板上表面的外法线方向为正。从图3可以看出，在冲头与层合板开始接触到离开层合板这段时间里，冲头的速度在不断地波动。这是因为当冲头与层合板发生接触后，由于层合板阻力的作用，冲头的速度开始降低，但是当层合板内产生损伤后，其阻力会减小，导致了冲头的速度会有一个瞬间增大的过程，其后在阻力的作用下，在没有新的损伤出现之前，冲头的速度又开始减小，从而导致了冲头的速度发生波动。通过图3中两条曲线的对比可以看出，钢冲头的速度波动幅度要小于铝冲头的，且在冲头与层合板开始接触到离开层合板这段时间里，钢冲头的速度绝对值几乎在每一时刻都高于铝冲头。这表明在冲头与层合板接触的时间段内，冲击物越硬，其速度波动性越小，且冲击速度越高。

不同材料的冲头冲击时，冲头与层合板接触分析的相关数据见表4(冲击能量为5.9J)。从表4可以看出，虽然两种冲头与层合板开始接触的时间是一致的，但是与铝冲头相比，钢冲头开始反弹的时间要早一些，即钢冲头与层合板的总接触时间比铝冲头与层合板的接触时间要短，且钢冲头的最大位移要大于铝冲头的最大位移。