复合材料学报

作者：朱国华, 竺森森, 胡珀, 王振, 赵轩,

关键词：碳纤维增强树脂基复合材料, 耐撞性, 多尺度分析, 多尺度损伤模型, 微观失效准则,

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有较高的比强度、比刚度及显著的轻量化效果，因此CFRP薄壁结构被作为能量吸收装置广泛应用于工程领域。以单向碳纤维复合材料为研究对象，利用扫描电镜获取其微观胞元结构参数及纤维体积分数，构建能够准确反映其微观形态的代表性体积单元(Representative volume element，RVE)，通过加载周期性边界条件及单位载荷，获取材料宏观等效弹性参数，并开展实验验证。随后，开发基于微观力学的失效准则及损伤演化方程，并结合材料力学特点，构建CFRP宏观损伤模型，最终形成一套基于微观失效的多尺度损伤模型。在此基础上，对CFRP薄壁圆管在轴向准静态载荷下的压溃性能进行数值仿真，并与实验结果进行对比，验证了多尺度模型的仿真精度。最后，基于验证后的多尺度有限元模型，研究了碳纤维铺层角度及碳纤维体积分数对CFRP薄壁结构耐撞性的影响。结果表明：铺层角度和碳纤维体积分数对CFRP圆管耐撞性能具有较大影响。

来源：2023年第6期

《复合材料学报》期刊编辑部

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