摘要: 复合材料由于其比强度大、比刚度高、比重小、耐高温、耐腐蚀等诸多特点，在航空航天工业领域有着广泛的应用。但复合材料在受到工具跌落等冲击载荷下，会发生基体开裂、分层等现象，引起较为严重的安全隐患。因此，近年来对于复合材料冲击损伤的研究... 展开 复合材料由于其比强度大、比刚度高、比重小、耐高温、耐腐蚀等诸多特点，在航空航天工业领域有着广泛的应用。但复合材料在受到工具跌落等冲击载荷下，会发生基体开裂、分层等现象，引起较为严重的安全隐患。因此，近年来对于复合材料冲击损伤的研究也日益增多。 近场动力学(peridynamic，PD)理论是一种多尺度非局部理论。该理论基于域内空间积分建立物质运动方程，区别于经典连续介质理论中要求位移连续性的基于空间位移导数所建立的运动方程，因此在解决断裂等非连续性问题时具有很大的优势。 本文根据基于作用键PD理论的正交各向异性复合材料本构模型，研究了复合材料曲板冲击损伤的一些具体问题。全文的主要工作如下： (1)采用热压机成型方法制备了三种典型铺层形式的碳纤维增强环氧树脂基复合材料平板试件。使用落锤试验装置开展了2m/s、3m/s和4m/s三个不同能量的低速冲击试验。对冲击后的试件进行了超声C扫描，得到了试件的冲击损伤面积。 (2)根据基于键的PD理论，采用Fortran语言编写了复合材料冲击损伤仿真分析程序。进行各种铺层形式和冲击速度下的复合材料冲击损伤仿真分析，研究结果表明多方向铺层的复合材料结构具有更优的抗冲击性能。并且通过仿真结果与试验结果的对比验证了所编写的分析程序的正确性。 (3)建立了正弦曲线结构形式的复合材料曲板模型，分析了不同高度曲板的抗冲击性能。结果表明，逐渐增加曲板高度能使板的抗冲击性能增强，在大约1/2倍的底边距离为高时，曲板的抗冲击性能最优，再增加高度后，曲板的抗冲击性能降低。 (4)分析了不同冲击角度对复合材料曲板损伤的影响，斜向冲击有部分能量转化到了面内层间冲击，垂直于面内的冲击能量变小，使得冲击损伤面积变小。在相同冲击速度的情况下，45度方向纤维铺层的抗冲击性能较好。 收起