蔡艳++张斌++李振友

摘要： 采用JohnsonCook模型模拟铝层的力学行为，选用Hashin三维准则对复合材料层内损伤进行判断，采用CamanhoMatthews折减方案进行刚度折减，同时采用粘接元描述复合层板层间失效，采用Abaqus/Explicit结合VUMAT建立玻璃纤维增强铝合金层板冲击有限元模型。结果表明：随着冲击能量的变大，测量点的位移逐渐变大，钢球反弹后的测量点最大塑性变形也逐渐增大；纤维金属层板的玻璃纤维先发生破坏，然后铝合金层出现裂纹；2种层板的抗低速冲击性能基本相同。研究结果可用于玻璃纤维铝合金层板抗冲击性能的对比分析。

关键词： 纤维金属层板； 低速冲击； Hashin三维准则； CamanhoMatthews折减； 粘接元； 损伤力学

中图分类号： V214.5； TB333文献标志码： B

Simulation on low velocity impact of fiber metal laminates

CAI Yan1， ZHANG Bin1， LI Zhenyou2

（1. Nanjing Polytechnic Institute， Nanjing 210048， China；

2. Shanghai Aircraft Manufacturing Co.， Ltd.， Shanghai 200126， China）

Abstract： The mechanical behavior of aluminum layer is simulated by JohnsonCook model. The Hashin 3D criterion is used to judge the innerlayer damage of composite material layer. The CamanhoMatthews reduction scheme is used to reduce the stiffness， and the mortar element is used to describe the interlayer failure of the composite laminates. The finite element model of the impact on the glass fiber reinforced aluminum alloy laminates is established by combining Abaqus/Explicit with VUMAT. The results show： with the increase of the impact energy， the displacement of the measuring point increases gradually， and the maximum plastic deformation of the measuring point increases gradually after the rebound of the steel ball； the glass fiber of fiber metal laminates is destroyed firstly， then the aluminum alloy layer cracks. The low velocity impact resistance of the 2 laminates is almost equal. The study results can be used for the comparative analysis of impact resistance of glass fiber reinforced aluminum laminates.

Key words： fiber metal laminate； low speed impact； Hashin 3D criterion； CamanhoMatthews reduction； mortar element； damage mechanics

收稿日期： 2017[KG*9〗07[KG*9〗22修回日期： 2017[KG*9〗09[KG*9〗06

作者簡介： 蔡艳（1971—），女，江苏盐城人，工程师，研究方向为过程装备与控制工程，（Email）zbcy418@163.com0引言

纤维金属层板由金属和纤维复合材料交替铺设，并在一定温度和压力下固化而成。玻璃纤维增强铝合金（glass fiber reinforced aluminum alloy， GLARE）层板是一种具有代表性的纤维金属层板。[1]GLARE层板具有轻质、高强、高损伤容限、疲劳性能优异等特点。[2]由于GLARE层板在飞机机身轻量化及抗疲劳方面具有优势，引起研究机构的广泛关注，国外已广泛应用于客机制造上。[35]利用复合材料的力学理论，结合纤维金属层板的性能与结构特点，进行该类材料的低速冲击性能预测，既可深入掌握复合材料的失效分析方法，又可减少庞大的试验工程，同时对国产大飞机材料的选择具有指导作用。

1模型建立……