● 摘要
复合材料可靠性与维护性一直制约着其进一步的应用。这时实现复合材料的智能化与多功能化成为了解决问题的一大方向。其中,形状记忆合金(SMA)因为具有独特的形状记忆特性(SME)与超弹性特性(SE)为解决上述问题提供了新思路。
首先,本文从研究形状记忆合金(NiTi 合金为代表)的本构模型入手,通过了解SMA 纤维的超弹性,形状记忆特性等材料特性及其相应的理论基础,从众多的模型中选取合适的SMA 本构模型并固化到ABAQUS 子程序中。再验证有限元仿真结果,选取合适的积分算法,为之后的工作奠定基础。
然后本文利用ABAQUS 分别建立复合材料层板低速低能冲击的二维平面应变模型,三维单层板接触模型与三维铺层板接触模型。通过对比含SMA 增强纤维的复合材料板与不含SMA 纤维的复合材料板两组仿真结果,分析冲击作用的过程参数,如接触应力,层板挠度,层板应力,弹头速度等,来探讨SMA 纤维对复合材料板材抗冲击性能的增强规律。
最后,基于Hashin 失效判定准则与界面单元Quads 失效准则,本文分别建立起复合材料层板层内与层间损伤起始与演化的有限元模型。通过进一步对模型参数的探讨,验证了在较大冲击能量下,SMA纤维对复合材料层板冲击损伤起始与演化的抑制作用。本文的工作对研究复合材料可靠性的研究与SMA 纤维智能材料的抗冲击应用有着重要的借鉴意义。