缝合泡沫夹层复合材料低速冲击数值模拟及实验

在ABAQUS分析平台中建立了缝合泡沫夹层复合材料在低速冲击下的动力学有限元模型,采用杆单元模拟缝线树脂柱的作用,基于Hashin破坏准则模拟层板面内损伤,通过各向同性硬化本构模型利用等效塑性变形模拟泡沫夹芯损伤演化。针对相同铺层的缝合和未缝合泡沫夹层结构,模拟了相同冲击能量下的低速冲击响应过程及面板、泡沫的损伤情况,数值结果与实验结果吻合较好,证明了该方法的有效性和准确性。研究结果表明,在低速冲击下,泡沫夹层结构引入缝线后虽然降低了泡沫缓冲吸能的作用,使得面板表面受到较大的冲击破坏,但增强了整体刚度,增大了面板抵抗弯曲变形的能力,减小了内部面板的损伤,使其在改善复合材料面板易分层缺陷的同时还依然拥有优良的面内性能。

未缝合与缝合玻纤泡沫夹层复合板弯曲性能研究

对0°/90°双轴向玻璃纤维泡沫夹层复合板进行弯曲实验,研究了缝合与未缝合泡沫夹层复合板不同泡沫厚度,纤维铺层,以及缝合密度等参数对材料弯曲性能的影响。结果表明,在纤维铺层数一定时,增加泡沫夹芯的厚度,会降低弯曲强度和最大弯曲正应力。缝合泡沫板的缝线树脂柱的支撑作用使其弯曲强度同比未缝合至少增加45%,最大弯曲正应力最大增加157.48%,弯曲能量最多增加138.66%。当纤维铺层数较多时,复合泡沫板的弯曲能量都比较高,缝合密度对其弯曲能量的影响不大。最后在增重不多情况下,泡沫厚度为9 mm,缝合密度为10 mm×10mm,纤维铺层为8层可使复合板综合性能达到最佳。