整体中空夹层复合材料低速冲击及剩余压缩性能研究

摘要

三维机织整体中空复合材料是通过经纱、纬纱及垂纱三向交织形成立体空芯结构的先进复合材料，其核心特征在于通过纺织工艺实现增强纤维与空芯结构的一体化成型，兼具轻量化与高强度特性，克服了传统夹层复合材料受低速冲击易分层等缺点，具有广泛的应用前景。文章提出一种宏-细观相结合的混合建模方法，即保留其芯材部分纤维束的细观结构，并将面板视作一层平纹织物层合板，均匀化为各向异性面板。通过该宏-细观混合有限元模型，对材料在不同能量LVI及CAI工况下的损伤阻抗、损伤容限水平及损伤失效机理进行数值模拟，并开展不同能量LVI试验和CAI试验验证了模型的有效性。文章首次研究了整体中空夹层复合材料在不同能量LVI与CAI中的力学响应与损伤容限水平，结合数字像相关技术（DIC）系统，分析了CAI失效模式。