碳纤维-玻璃纤维混杂增强环氧树脂复合材料低速冲击性能及其模拟

• 作者: 张辰 饶云飞 李倩倩 李炜
• 来源期刊: 复合材料学报
• 学科: 工学
• 关键词: 混杂复合材料 低速冲击 无损检测 有限元分析 渐进损伤
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 树脂基复合材料
• 页码范围: 165-176
• 页数: 12页
• 分类号: TB332
• 语种: 中文
• DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20200922.003

摘要

本文基于实验和数值模拟方法研究了碳纤维-玻璃纤维混杂增强环氧树脂复合材料低速冲击性能.采用商业有限元软件ABAQUS建立了层间/层内两类混杂复合材料低速冲击模型,采用基于应变形式的Hashin失效准则模拟面内损伤;零厚度Cohesive内聚力单元预测层间分层;编写VUMAT子程序定义渐进失效过程,并结合C扫和Micro-CT扫描,分析了复合材料内部微观损伤形貌及损伤分布情况.结果表明,层间混杂结构复合材料的抗冲击性能更优,其中铺层形式为I-C的混杂复合材料抗冲击性能最佳,冲击面为玻璃纤维时混杂结构复合材料对冲击响应区别不明显,CN-1层内混杂结构复合材料抗冲击性能优于CN-2层内混杂结构复合材料.低速冲击损伤主要为冲击处纤维断裂、基体破坏及界面分层,混杂结构可有效降低冲击破坏,层间混杂结构中玻璃纤维层损伤较大,层内混杂结构损伤受混杂界面影响,碳纤维束对临近的玻璃纤维束具有保护作用.