复合材料的低速冲击特性与损伤模式课件

损伤力学简介讲稿人：闫华杰指导教师：王吉会损伤力学简介讲稿人：闫华杰1Contents损伤相关概念损伤分类复合材料的低速冲击特性与损伤模式Contents损伤相关概念2复合材料的低速冲击特性与损伤模式课件3复合材料的低速冲击特性与损伤模式课件4相关概念损伤：在外载和环境的作用下，由于细观结构的缺陷（如微裂纹、微空洞）引起的材料与结构的劣化过程，称为损伤。损伤力学：研究含损伤材料的性质（应力、应变），以及在变形过程中损伤的演化发展直至破坏（微裂纹的萌生、扩展或演变、体积元的破裂、宏观裂纹形成、裂纹的稳定扩展和失稳扩展）力学过程的学科。相关概念损伤：在外载和环境的作用下，由于细观结构的缺陷（如微5损伤分类宏观（变形状态）：弹性损伤弹塑性损伤蠕变损伤疲劳损伤微观（损伤形式）：微裂纹损伤（micro-crack）微孔洞损伤（micro-void）剪切带损伤（shearbond）界面（interface）损伤分类宏观（变形状态）：6

损伤力学旨在建立受损材料的本构关系、解释材料的破坏机理、建立损伤的演变方程、计算构件的损伤程度、从而达到预估其剩余寿命的目的。损伤力学旨在建立受损材料的本构关系、解释材料的破坏机理、7复合材料的低速冲击特性与损伤模式查阅了与之相关的文献，具体实验如下：采用以PBT(polybutyleneterephthalate)为基体、双向编织的平纹玄武岩纤维布为增强基的复合材料层合板。文中落锤冲击试验过程根ASTM实验标准执行，试样尺寸为120mm×120mm，冲头为直径12.7mm的球头，在落锤试验机上通过改变落锤的高度来调节冲击能量，其中冲头的质量为16kg，分别对试样施加100J和50J的冲击能量。复合材料的低速冲击特性与损伤模式查阅了与之相关的文献，具体实8实验设备实验设备9对于复合材料层合板来说，主要是通过弹塑性变形和损伤来吸收冲击动能，而损伤失效模式主要表征为穿透、侵入、基体开裂、基体挤压、纤维断裂和分层等。设置两个冲击能量，大小分别为50J和100J。当冲击能量为50J时，复合材料呈现为侵入损伤模式;当冲击能量为100J时，复合材料呈现为穿透损伤模式。对于复合材料层合板来说，主要是通过弹塑性变形和损伤来吸收10复合材料的低速冲击特性与损伤模式课件11复合材料的低速冲击特性与损伤模式课件12侵入损伤的典型曲线——冲头位移速度能量以及接触力随时间位移的变化曲线。侵入损伤的典型曲线——冲头位移速度能量以及接触力随时间位移的13穿透损伤的典型曲线——冲头位移速度能量以及接触力随时间位移的变化曲线。穿透损伤的典型曲线——冲头位移速度能量以及接触力随时间位移的14冲击实验结果显示:冲击能量的大小直接影响了复合材料对应的损伤模式冲击能量为50J时，复合材料呈侵入损伤;冲击能量为100J时，复合材料呈穿透损伤，且侵入损伤呈闭环特性，能量比率小于1；而穿透损伤呈开环特性，能量比率等于1。冲击实验结果显示:冲击能量的大小直接影响了复合材料对应15ThankYou!ThankYou!16损伤力学简介讲稿人：闫华杰指导教师：王吉会损伤力学简介讲稿人：闫华杰17Contents损伤相关概念损伤分类复合材料的低速冲击特性与损伤模式Contents损伤相关概念18复合材料的低速冲击特性与损伤模式课件19复合材料的低速冲击特性与损伤模式课件20相关概念损伤：在外载和环境的作用下，由于细观结构的缺陷（如微裂纹、微空洞）引起的材料与结构的劣化过程，称为损伤。损伤力学：研究含损伤材料的性质（应力、应变），以及在变形过程中损伤的演化发展直至破坏（微裂纹的萌生、扩展或演变、体积元的破裂、宏观裂纹形成、裂纹的稳定扩展和失稳扩展）力学过程的学科。相关概念损伤：在外载和环境的作用下，由于细观结构的缺陷（如微21损伤分类宏观（变形状态）：弹性损伤弹塑性损伤蠕变损伤疲劳损伤微观（损伤形式）：微裂纹损伤（micro-crack）微孔洞损伤（micro-void）剪切带损伤（shearbond）界面（interface）损伤分类宏观（变形状态）：22

损伤力学旨在建立受损材料的本构关系、解释材料的破坏机理、建立损伤的演变方程、计算构件的损伤程度、从而达到预估其剩余寿命的目的。损伤力学旨在建立受损材料的本构关系、解释材料的破坏机理、23复合材料的低速冲击特性与损伤模式查阅了与之相关的文献，具体实验如下：采用以PBT(polybutyleneterephthalate)为基体、双向编织的平纹玄武岩纤维布为增强基的复合材料层合板。文中落锤冲击试验过程根ASTM实验标准执行，试样尺寸为120mm×120mm，冲头为直径12.7mm的球头，在落锤试验机上通过改变落锤的高度来调节冲击能量，其中冲头的质量为16kg，分别对试样施加100J和50J的冲击能量。复合材料的低速冲击特性与损伤模式查阅了与之相关的文献，具体实24实验设备实验设备25对于复合材料层合板来说，主要是通过弹塑性变形和损伤来吸收冲击动能，而损伤失效模式主要表征为穿透、侵入、基体开裂、基体挤压、纤维断裂和分层等。设置两个冲击能量，大小分别为50J和100J。当冲击能量为50J时，复合材料呈现为侵入损伤模式;当冲击能量为100J时，复合材料呈现为穿透损伤模式。对于复合材料层合板来说，主要是通过弹塑性变形和损伤来吸收26复合材料的低速冲击特性与损伤模式课件27复合材料的低速冲击特性与损伤模式课件28侵入损伤的典型曲线——冲头位移速度能量以及接触力随时间位移的变化曲线。侵入损伤的典型曲线——冲头位移速度能量以及接触力随时间位移的29穿透损伤的典型曲线——冲头位移速度能量以及接触力随时间位移的变化曲线。穿透损伤的典型曲线——冲头位移速度能量以及接触力随时间位移的30冲击实验结果显示:冲击能量的大小直接影响了复合材料对应的损伤模式冲击能量