汽车安全与节能学报 ›› 2022, Vol. 13 ›› Issue (3): 421-428.DOI: 10.3969/j.issn.1674-8484.2022.03.002
亓昌1,2(
), 付利荣1, 孙勇1, 魏文涛1, 杨姝1,2,*(
)
收稿日期:2021-09-28
修回日期:2022-08-20
出版日期:2022-09-30
发布日期:2022-10-04
通讯作者:
杨姝
作者简介:* 杨姝(1978—),女(汉),辽宁,副教授。E-mail: yangshu@dlut.edu.cn。基金资助:
QI Chang1,2(
), FU Lirong1, SUN Yong1, WEI Wentao1, YANG Shu1,2,*(
)
Received:2021-09-28
Revised:2022-08-20
Online:2022-09-30
Published:2022-10-04
Contact:
YANG Shu
摘要:
研究热塑性纤维金属层板(TFMLs)抗低速冲击性能,可为实际结构设计提供参考。采用2024-T3铝合金、连续玻璃纤维增强改性聚酰胺6单向带和聚乙烯胶膜制备TFMLs3/2。对不同铺层角度样件进行122 J落锤低速冲击试验。基于动力学分析软件LS-DYNA建立TFMLs低速冲击有限元仿真模型,仿真与试验结果对比误差控制在10%以内。结果表明:单向铺层样件出现脆性断裂,正交铺层样件仅发生塑性变形,未产生裂纹;冲击器形状与纤维铺层角度对TFMLs低速冲击响应有重要影响;尖头冲击器冲击时碰撞峰值力相较于平头冲击降低46.5%。正交铺层时内部损伤面积最小,相较于斜向铺层降低53.5%。
中图分类号:
亓昌, 付利荣, 孙勇, 魏文涛, 杨姝. 热塑性纤维金属层板的抗低速冲击性能[J]. 汽车安全与节能学报, 2022, 13(3): 421-428.
QI Chang, FU Lirong, SUN Yong, WEI Wentao, YANG Shu. Low velocity impact resistance of thermoplastic fiber reinforced metal laminates[J]. Journal of Automotive Safety and Energy, 2022, 13(3): 421-428.
| 密度, ρ | 1.72 g/cm3 |
|---|---|
| Poisson比, μ12 | 0.33 |
| 剪切模量 | 5.6 GPa |
| 纤维方向弹性模量 | 19.7 GPa |
| 基体方向弹性模量 | 8.5 GPa |
| 纤维方向压缩强度 | 329 MPa |
| 纤维方向拉伸强度 | 929 MPa |
| 基体方向压缩强度 | 285 MPa |
| 基体方向拉伸强度 | 26 MPa |
| 剪切强度 | 73 MPa |
| 密度, ρ | 1.72 g/cm3 |
|---|---|
| Poisson比, μ12 | 0.33 |
| 剪切模量 | 5.6 GPa |
| 纤维方向弹性模量 | 19.7 GPa |
| 基体方向弹性模量 | 8.5 GPa |
| 纤维方向压缩强度 | 329 MPa |
| 纤维方向拉伸强度 | 929 MPa |
| 基体方向压缩强度 | 285 MPa |
| 基体方向拉伸强度 | 26 MPa |
| 剪切强度 | 73 MPa |
| 单向铺层 | 正交铺层 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| fmax kN | tmax ms | Δt ms | fmax kN | tmax ms | Δt ms | ||
| 试验 | 14.48 | 6.15 | 23.69 | 28.98 | 9.14 | 14.57 | |
| 仿真 | 15.46 | 5.49 | 22.63 | 29.04 | 7.96 | 13.31 | |
| 误差 / % | 6.8 | 10.7 | 4.5 | 0.2 | 12.9 | 8.6 | |
| 单向铺层 | 正交铺层 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| fmax kN | tmax ms | Δt ms | fmax kN | tmax ms | Δt ms | ||
| 试验 | 14.48 | 6.15 | 23.69 | 28.98 | 9.14 | 14.57 | |
| 仿真 | 15.46 | 5.49 | 22.63 | 29.04 | 7.96 | 13.31 | |
| 误差 / % | 6.8 | 10.7 | 4.5 | 0.2 | 12.9 | 8.6 | |
| 纤维铺层 | fmax / kN | U / J | D / mm | γ / % | S / mm2 |
|---|---|---|---|---|---|
| 单向 | 8.36 | 25.5 | 7.90 | 70.83 | 34.01 |
| 正交 | 8.48 | 25.0 | 7.66 | 69.44 | 26.98 |
| 斜向 | 8.12 | 25.9 | 7.78 | 71.94 | 57.97 |
| 准各向同性 | 8.29 | 25.6 | 7.72 | 71.11 | 32.50 |
| 纤维铺层 | fmax / kN | U / J | D / mm | γ / % | S / mm2 |
|---|---|---|---|---|---|
| 单向 | 8.36 | 25.5 | 7.90 | 70.83 | 34.01 |
| 正交 | 8.48 | 25.0 | 7.66 | 69.44 | 26.98 |
| 斜向 | 8.12 | 25.9 | 7.78 | 71.94 | 57.97 |
| 准各向同性 | 8.29 | 25.6 | 7.72 | 71.11 | 32.50 |
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