复合材料层合板侵彻行为的计算机模拟

秦建兵 赵玺（中航飞机研发中心，陕西 西安，710089）

复合材料层合板侵彻行为的计算机模拟

秦建兵 赵玺
（中航飞机研发中心，陕西 西安，710089）

本文以复合材料层合板抗侵彻性能分析为目的，采用ABAQUS/Explicit建立了纤维增强复合材料层合板高速冲击有限元分析模型，结合Hashin失效准则进行损伤识别，给出了层合板在球形弹头冲击下的侵彻破坏特征和模态，获得了弹道极限速度。模拟结果与理论计算结果和已有实验结果吻合良好，证明了该方法合理有效，探讨了弹头形状、冲击速度和入射角等因素对层合板损伤的影响规律，获得了一些有价值的结论，可以为工程实际提供参考。

纤维增强复合材料； 侵彻； 层合板； 弹道极限； 计算机模拟

纤维增强型复合材料不仅具有较高的比强度和比刚度，而且还具有良好的抗疲劳性能和吸能特性，因此，近年来该材料在航空、航天、交通等行业中广泛应用。尽管复合材料有这么多的优点，但是它在抗冲击方面性能较差，特别是在非纤维增强方向的破坏，会导致严重的结构刚度退化。低速冲击时破坏更严重，会产生看不见的内部损伤，所以其抗侵彻性能方面的研究逐渐被学者们重视。

Lopez-Puente［1-2］等分别用实验和有限元软件ABAQUS/Explicit研究了碳纤维层合板的侵彻，给出了冲击速度与弹道极限速度的关系。Tan［3］等运用实验研究了平头、半球形、圆锥形和卵形子弹侵彻Twaron CT 716二维正交机织复合材料板，发现纤维吸能与弹头形状有关。田占强［4］采用ANSYS 10.0/ LS-DYNA，考虑非线性效应，模拟了弹头侵彻纤维织物的过程，发现弹头形状对弹道侵彻能力有所影响，同样质量的锥头子弹比圆头子弹的侵彻能力更强。……