編號：CYYJ02777
篇名：碳納米管/碳纖維增強復合材料層合板低速沖擊響應和破壞的數(shù)值模擬
作者：王敏 文鶴鳴
關(guān)鍵詞： 碳纖維增強復合材料層 碳納米管 動態(tài)漸進損傷模型 黏結(jié)單元模型 基體增韌因子 殘余強度因子 損傷耦合 沖擊載荷
機構(gòu)： 中國科學技術(shù)大學中國科學院材料力學行為和設計重點實驗室
摘要： 碳納米管/碳纖維增強復合材料(carbon nanotube/carbon fibre reinforced plastic,CNT/CFRP)是一種多尺度復合材料,比傳統(tǒng)CFRP有更好的綜合性能和更廣闊的應用前景。對CNT/CFRP在低速沖擊下的響應和破壞進行了數(shù)值模擬研究。首先,基于先前的研究通過引入基體增韌因子、殘余強度因子并改進損傷耦合方程,建立了新的FRP動態(tài)漸進損傷模型;然后,利用新建立的本構(gòu)模型并結(jié)合黏結(jié)層損傷模型,對4種碳納米管含量的增韌碳纖維增強樹脂基復合材料層合板在5個能量下的沖擊實驗進行了數(shù)值模擬;最后,將模擬結(jié)果與文獻中的相關(guān)實驗結(jié)果進行了比較,并討論了沖擊速度的影響。結(jié)果表明:新建立的FRP本構(gòu)模型能夠預測CNT/CFRP層合板在低速沖擊載荷作用下的響應、破壞過程和分層形貌,模擬得到的載荷-位移曲線和破壞形貌與實驗吻合較好;沖擊速度會影響CNT/CFRP層合板拉伸和壓縮破壞的比例,相同的沖擊能量下,更大的沖擊速度會造成更多的拉伸破壞。
