层合板及其夹芯结构的抗冲击性能研究开题报告

全文总字数：4553字

1. 研究目的与意义（文献综述）

层合板及其夹芯结构以其较高的比强度和比刚度等优异性能，在航空航天、汽车、建筑等领域得到广泛应用。在实际应用中，层合板及其夹芯结构一般用于制造舰船船体、飞机机翼和机舱等壁板类结构，最大的安全威胁是外来物的冲击。比如，飞机常见的冲击损伤有在空中的鸟撞、冰雹撞击、起降时的碎石冲击以及维修时的工具意外坠落砸伤等。因此，对层合板及其夹芯结构的抗冲击性能的研究成为各国学者研究和关注的焦点。

实验研究表明，层合板及其夹芯结构在受到低速冲击损伤后，表面可能没有任何痕迹，但是结构的完整性已经受损，其拉伸、压缩、剪切和弯曲剩余强度将会严重降低，这大大影响了结构安全。层合板受到冲击时，常见损伤形式有：基体开裂，纤维断裂和分层损伤等，多种损伤形式共同导致层合板的失效破坏。夹芯结构在构造上比层合板更加复杂，导致其抗冲击研究更加复杂。

一个典型的夹芯结构是由三部分构成的，即两个强度和刚度较大的薄面板和隔开它们的较厚、轻质的芯子。因此，夹芯结构综合了芯材和面板这两种材料的优点，同时也造成了其更为复杂的冲击损伤。在受到冲击时，复合材料夹芯结构的面板除了会出现与上述层合板相同的损伤形式，还会出现芯子的破碎、压溃、压垮等损伤，此外面板和芯材还会出现界面脱粘。随着冲击能量以及夹芯结构厚度的变化，夹芯结构面板的损伤情况也会不同：一次冲击可能会只有一层面板受到损伤而另一层面板保持完整、轻微受损或者直接穿透。随着冲击时间的变化，面板和芯子接连受到直接冲击，其在冲击过程中的动态力学性能也值得深究。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

（1）利用abaqus软件分别建立未受冲击和冲击后的夹芯结构模型，并将其与参考试验的结果相对比，以验证模型的准确性。仿真模型所需参数均以该课题前期的研究试验为参考。

（2）对建立的夹芯结构模型的上下面板采用不同角度铺层，以获取其在不同铺层角度下模型的冲击响应。

3. 研究计划与安排

（1）第1-2周查阅国内外文献并翻译英文文献，了解层合板及其夹芯结构抗冲击性能的相关知识，了解相关实验设备的基本操作，完成开题报告；

（2）第3-4周学习与研究内容相关的理论知识和试验方法，并开始进行理论分析和准备、预实验分析和有限元建模方法的学习；

（3）第5-9周完成相关试验的学习和有限元建模；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]. zhang, d., q. fei and p. zhang,drop-weight impact behavior of honeycomb sandwich panels under a sphericalimpactor. composite structures, 2017. 168: p. 633-645.

[2]. wang, h.,k.r. ramakrishnan and k. shankar, experimental study of the medium velocityimpact response of sandwich panels with different cores. materials design, 2016. 99: p. 68-82.

[3]. sun, g., et al., low-velocity impactbehaviour of sandwich panels with homogeneous and stepwise graded foam cores.materials design, 2018. 160: p. 1117-1136.