何周理，李旭辉

(中国商飞上海飞机设计研究院，上海 201210)

0 前言

纤维增强复合材料由于其高比强度、高比刚度、重量轻、可设计性等特点，目前已在航空、航天等领域得到了广泛的应用[1]。然而在飞机复合材料构件的生产和使用中，各类工具的掉落、跑道上的杂物、冰雹等形成的冲击以及其他各种意外撞击都可能造成复合材料构件内部损伤，导致复合材料构件的承载能力大幅下降，对结构的安全性造成潜在的威胁[2]。所以在民用飞机复合材料结构设计时必须考虑低速冲击(或低能量冲击)的损伤容限问题。FAA咨询通报AC20-107B中8.a章节“损伤容限评定”要求“每个申请人有责任进行必要的研制工作来建立这些数据(损伤容限评定必须的设计准则或试验方法)，以支持产品的证实”[3]。

迄今对复合材料低速冲击及冲击后压缩强度已有较多的研究，通常采用开口等效法、软化夹杂法、损伤累积法和子层屈曲法等近似模拟复合材料冲击后损伤[4]。本文通过典型复合材料结构冲击后剩余强度(CAI)试验，确定其冲击损伤后的压缩承载性能。同时采用数值模拟分析层合板的冲击损伤，以及冲击损伤后的剩余压缩强度。数值模拟分析基本上复现了试验结果，表明了数值模拟分析方法的有效性，可以有效地预测和计算复合材料层合板冲击后压缩强度。

1 试验

1.1 试验介绍

复合材料低速冲击及冲击后压缩强度试验分两个步骤：首先按照ASTM-D7136标准[5]进行落锤低速冲击试验；……