起圈织物泡沫夹芯结构低速冲击及剩余压缩性能研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lelefeng123
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起圈织物泡沫夹芯复合材料(U-cor)的成型工艺与以往的普通泡沫夹芯复合材料有所不同,为了使起圈织物预制体的毛圈能够植入泡沫,采用聚氨酯发泡工艺制备,增加夹芯复合材料的界面性能。本文以起圈织物泡沫夹芯复合材料为研究对象,通过低速冲击试验和有限元仿真的研究方法,对该材料的结构工艺参数、制备方法、抗冲击能力、损伤机理及冲击后剩余压缩性能等方面进行深入研究,主要内容包括:1.采用聚氨酯发泡工艺制备了四种夹芯密度、两种夹芯厚度、两种面板厚度等七种类型试验件。2.根据相关试验标准,对试验件进行了三种能量下的冲击试验研究和冲击后剩余压缩性能研究,研究了冲击能量、泡沫密度和厚度、面板铺层等参数对冲击响应、冲击导致的损伤以及冲击后剩余强度影响。并把相应试验件的损伤状态进行比较,从而对低速冲击事件中起圈织物泡沫夹芯板中发生的损伤过程进行重建。3.基于相关分析建立了起圈织物泡沫夹层结构的损伤模型,分别为纤维增强面板、表层泡沫区、芯层泡沫区等三部分。通过编写VUMAT子程序,选取了基于Schapery理论的渐进损伤模型来预测纤维增强面板在低速冲击载荷下的损伤过程,使用Crushale foam(可压损泡沫模型)来预测泡沫在低速冲击载荷下的压缩塑性屈服硬化行为。并且针对上述理论开展了相关基本力学性能试验研究。4.基于上述冲击损伤模型建立有限元分析模型及参数输入,动态模拟起圈织物泡沫夹层结构的损伤过程,与冲击试验进行对比,验证了损伤模型可靠性,达到了数值预测起圈织物泡沫夹层结构冲击损伤的目的。并且进行参数化分析,建立起圈织物泡沫夹层复合材料结构抗冲击性能设计策略。
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