纤维增强复合材料泡沫铝夹芯板具有轻质、高比刚度等许多优异的性能,常被广泛应用于汽车、航空航天、航海等重要的工业领域。为有效预测T700碳纤维/环氧树脂复合材料面板-闭孔泡沫铝芯层结构的低速冲击性能,本文通过分析复合材料夹芯结构在不同能量低速冲击下的损伤起始、损伤扩展和最终破坏模式,明确复合材料泡沫铝夹芯板的低速冲击响应;通过设计不同的芯层厚度和相对密度的耦合关系,来得出控制结构质量不变的情况下的夹层结构最优的耦合方式;通过改变上、下面板的铺层方式来研究面板铺层对夹芯结构低速冲击性能的影响,为实际生活中工程结构的设计提供了有效参考。本文的主要研究内容如下:本文主要通过试验和数值模拟的方法进行分析研究。试验部分以碳纤维(T700)/环氧树脂复合材料预浸料为上下面板,以闭孔泡沫铝板为芯层来制作夹芯板,采用Instron CEAST 9350落地式落锤试验机对夹芯板进行低速冲击试验,分别研究了低速冲击下夹芯板的变形模式,三种不同能量对夹芯板冲击变形的影响,以及两种不同芯层相对密度与厚度的耦合关系、碳纤维面板的铺层顺序对夹芯板抗冲击性能及吸能特性的影响。数值模拟部分,本文主要采用有限元软件ABAQUS/Explicit来模拟复合材料夹芯板受低速冲击时的损伤演化过程。复合材料层合面板采用三维实体单元进行建模,层间采用内聚力(cohesive)单元来模拟,基于有限元软件ABAQUS中的用户子程序VUMAT,引入三维Hashin失效准则,并采用二次应力准则来模拟粘结层Cohesive单元的层间失效。闭孔泡沫铝芯层采用3D-Voronoi随机模型。主要内容为:(1)复合材料泡沫铝夹芯板落锤冲击的动态响应。采用三种不同的冲击能量对夹芯结构进行冲击,得出碳纤维-泡沫铝夹芯结构低速冲击下的接触力-时间、位移-时间、速度时间曲线,以及具体的变形模式。(2)五种不同复合材料夹芯结构的抗冲击性能。保证芯层质量一定,通过五种不同的芯层相对密度和厚度的耦合,得出冲击力-时间、位移-时间、后面板的最大位移曲线,研究其抗冲击性能及冲击吸能特性,得到五种耦合关系中的最优设计。(3)不同边界条件对复合材料夹芯结构抗冲击性能的影响。对不同的边界条件下夹芯结构进行低速冲击,得出载荷-位移曲线,以及夹芯板后面板的位移云图来研究夹芯结构的抗冲击性能。