许 良， 涂 宜 鸣， 崔 浩， 周 松*， 贾 耀 雄， 边 钰 博

( 1.沈阳航空航天大学 机电工程学院， 辽宁 沈阳 110136；2.沈阳飞机设计研究所， 辽宁 沈阳 110035 )

0 引 言

近年来，碳纤维复合材料因具有高比强度、高比刚度、耐高温、耐腐蚀，及可设计性强、抗疲劳性能好等优点，已被广泛用于医疗器械和航空航天等诸多领域[1-3]．复合材料层合板对冲击损伤较敏感，由碳纤维复合材料制造的飞行器部件和飞机结构件在服役过程中不可避免地会遭受如维修工具的坠落、飞鸟的撞击以及极端天气的冰雹、机场跑道上的砂石等物体的低速冲击，这会造成内部结构损伤，如基体开裂、纤维断裂和层间分层等[4-6]，且往往会导致结构件承载能力降低以及结构强度明显削弱，从而形成严重的安全隐患．由于低速冲击试验耗时长，材料成本较高以及内部冲击损伤过程无法全部呈现，通常国内外学者借助有限元软件进行冲击损伤模拟，以预测分析复合材料的冲击损伤性能．

林智育等[7]研究了两种材料体系和铺层的复合材料低速冲击试验，结果表明表面凹坑深度和损伤面积随冲击能量的增大呈线性增长，冲击背面的基体裂纹增加到一定程度后趋于饱和状态．关志东等[8]利用三维动态有限元模拟计算复合材料低速冲击过程，并讨论了接触定律在冲击损伤问题中的适用性．温卫东等[9]对低速冲击下复合材料层合板的损伤进行分析，并从冲击损伤机理出发，发展了一种分层失效判据，用此判据建立的模型分析结果和试验结果吻合较好．De Moura等[10]对碳/环氧树脂层压板进行低速冲击试验，结果表明：层压板的内部损伤主要是分层及横向裂纹；……