芳纶包覆蜂窝夹层结构抗冲击性数值模拟研究

本文采用有限元法,对芳纶包覆蜂窝夹层结构的抗冲击性和损伤模式进行了数值模拟。数值模拟中,铝蜂窝芯和铝面板采用六面体实体单元,芳纶织物采用壳单元。通过准静态和动态试验获得铝蜂窝结构材料参数和不同应变率下的本构模型,以描述结构的应变率效应。数值模拟结果表明,铝蜂窝夹层结构受高速冲击时的损伤模式和机理主要是面板的高应力拉伸区和压痕,铝蜂窝结构的剪切和压缩破坏。芳纶织物的损伤模式和机理主要是冲击区纵向和纬向纤维束的拉伸断裂。高速冲击时,文章研究的铝蜂窝夹层结构能量吸能率是三层芳纶织物的2倍。数值模拟中,模拟叶片的速度变化、弹道极限速度V50和芳纶纤维织物的损伤模式与试验结果吻合较好,验证了数值模拟的正确性。