低速冲击下复合材料组合板新型耗能模式研究

摘要

目前对复合材料抗冲击性能的研究大部分都是从材料耗能的角度出发开展的,主要的耗能形式是材料的变形和断裂。从材料与结构一体化的思路出发,本文提出一种新的复合材料组合板结构,该结构在一般的抗冲击复合材料板(本结构中称为迎冲面板)的基础上,增加置于组合板内部的滑动体。在低速冲击作用下,这种结构形式可以在材料的变形耗能基础上增加滑动体运动耗能,提高组合板的抗冲击能力。在既有研究的基础上,针对本结构型式的特点,考虑冲击能量、滑动体的滑动角度、滑动体的质量、迎冲面板的厚度等四个主要因素对结构耗能效果的影响进行数值分析研究。采用ABAQUS软件进行数值模拟建模、计算,并对模拟的结果进行关联度分析,结果表明:通过滑动体运动耗能这一新型耗能模式是可行的。与滑动体耗能效果的最佳关联因素顺序依次为滑动角度、滑动体质量、冲击能量、迎冲面板厚度。其中,滑动体消耗的能量与冲击能量呈正相关,与滑动角度呈正相关,与滑动体质量呈负相关,与迎冲面板厚度呈负相关的关系。最后,建立了基于多元线性回归方法的滑动体消能计算公式。