摘要：冲击试验机的研制与复合材料层合板低速冲击性能研究

复合材料因其优异的机械和化学性能而被越来越多地使用。复合结构的低速冲击被认为是复合结构中最重要的损伤形式。目前，复合材料层合板低速冲击的研究已从单纯的实验观察转向理论研究、有限元数值模拟和实验分析相结合。围绕这个方向，本文做了以下工作：(1)复合材料低速冲击试验设备是低速冲击试验的必要技术手段。本研究根据低速冲击试验和相关试验标准的要求，设计制造了一种具有测量冲击速度和冲击接触力历史的专用冲击试验机。实际使用表明，该机结构简单，性能稳定，重复性好，完全满足试验要求。 (2)对复合层板进行低速冲击试验。研究了复合材料层合板在不同冲击能量和不同冲击阶段的冲击响应和损伤发展，研究了预制中间层对冲击接触力和损伤扩展的影响。结合所建立的非损伤复合材料低速冲击模型，研究了冲击接触力变化历史与复合材料层合板冲击损伤的形成、发展及损伤程度的关系。 (3)基于ANSYS/LSDYNA平台，探索了复合材料层合板低速冲击过程的数值模拟方法。重点讨论了冲击接触的建模方法、损伤准则和建立方法。该模拟使用瞬态分析方法跟踪冲击速度、冲头位移和 Von Mises 应力场的变化。计算结果与试验结果对比表明，ANSYS/LSDYNA是分析层合板低速冲击的有效方法。