与传统层合板复合材料相比,三维编织复合材料不易分层,并且在厚度方向的力学性能得到了加强。三维编织复合材料具有较高的比强度和损伤容限,其抗冲击能力较强,整体结构性好。三维编织复合材料在制备和应用的过程中不可避免的会受到各种载荷的冲击作用,从而使得复合材料结构件受到一定程度的失效,为了避免因冲击破坏所产生的安全问题,对三维编织复合材料冲击响应及其失效机理的研究至关重要。本文旨在通过CATIA和ABAQUS/CAE建立三维编织复合材料全尺寸细观结构模型,探讨三维编织复合材料在不同冲击速度情况下的响应特征及其失效机理。论文主要内容:(1)根据三维编织复合材料真实结构特征,通过CATIA建立三维编织物模型,通过ABAQUS/CAE建立树脂模型,并通过装配建立三维编织复合材料全尺寸细观结构模型。(2)引入韧性和剪切破坏失效准则,结合动态显式求解器ABAQUS/CAE,探讨冲击速度对三维编织复合材料横向和低速冲击响应特征及其失效机理的影响规律。(3)对比实验和有限元计算结果,验证有限元模型的有效性和正确性。论文主要结论:(1)横向冲击条件下,应力波在输入杆中多次反射,导致输入杆多次冲击三维编织复合材料,最大载荷随着冲击次数的增加逐渐减小。三维编织复合材料最大载荷、位移和吸收能量随着冲击速度的增加而逐渐增大,失效模式由纤维束和树脂的脱粘及树脂的开裂变为以纤维束断裂为主。(2)低速冲击条件下,最大载荷、最大载荷处位移和能量均随着冲击速度的增大线性增加。应力主要集中在冲击区和两端夹持区域,冲击区域发生局部凹陷并随着冲击速度的增加弯曲变形程度和凹陷程度也增大,失效模式由无明显破坏变为基体开裂和纤维束断裂。(3)有限元计算结果与实验结果吻合程度较高,从而验证了三维编织复合材料有限元模型的有效性和正确性。