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CFRP防撞梁低速碰撞渐进损伤及优化

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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.
Progressive damage and optimization of CFRP anti-collision beams in low-speed collision

黄德明、朱孙科、王秋林、孙永刚、郑佳秋

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重庆交通大学 机电与车辆工程学院,重庆 400074

成都航空职业技术学院,成都 610100

桂林电子科技大学 机电工程学院,桂林 541010

CFRP 显式动力学 Tsai-Wu失效准则 铝合金材料 碰撞损伤

重庆市自然科学基金重庆市自然科学基金重庆市教委科学技术研究项目

cstc2016jcyjA0467cstc2017jcyjAX0248KJQN201800718

2022

10.13801/j.cnki.fhclxb.20210702.002

复合材料学报
北京航空航天大学 中国复合材料学会

复合材料学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.933
ISSN：1000-3851
年,卷(期)：2022.39(6)
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