复合材料学报

作者：黄德明, 朱孙科, 王秋林, 孙永刚, 郑佳秋,

关键词：CFRP, 显式动力学, Tsai-Wu失效准则, 铝合金材料, 碰撞损伤,

为预测和控制低速碰撞中碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)防撞梁损伤程度，建立了含CFRP防撞梁的有限元显式动力学碰撞模型，防撞梁层内采用实体复合材料模拟其力学特性，采用Cohesive单元模拟CFRP层间相互作用。发展了基于Tsai-Wu张量理论的VUSDFLD子程序用于判定碰撞过程中复合材料单元6个方向损伤，失效单元按照突降退化模型进行刚度折减，利用Johnson-Cook本构模型模拟铝合金强化层碰撞损伤，其失效单元采用线性连续退化模型进行刚度折减。通过±45°/45°/0°/0°/90°/?45°/0°/0°/90°_s和±45°/45°/0°/0°/0°/?45°/90°/?45°/0°/0°/90°_s两种CFRP防撞梁铺层结构碰撞结果与含铝合金强化层CFRP防撞梁碰撞结果对比可知，在层内单元数相同的情况下，CFRP防撞梁增设4层复合材料铺层后，失效单元数量降低明显；碰撞过程中含铝合金强化层的多材料混合防撞梁结构在质量基本不变的情况下，失效单元数显著降低。结果表明，所开发的VUSDFLD子程序能够用于复合材料防撞梁的显式动力学碰撞损伤模拟，基于碰撞损伤的计算结果为CFRP防撞梁的结构设计提供参考。

来源：2022年第6期

《复合材料学报》期刊编辑部

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