Экспериментальное и численное исследование ударного воздействия и прочности после удара подкреплённых композитных панелей при сжатии

Для реализации полного потенциала применения композиционных материалов большое значение имеют исследования послекритического поведения подкреплённых композитных панелей. В данной работе методами численного моделирования и экспериментального исследования изучено поведение четырёх различных типов подкреплённых композитных панелей при ударном воздействии и сжатии после удара (CAI). Динамически смоделированное повреждение от низкоскоростного удара использовалось как исходное состояние при моделировании сжатия; для оценки разрушающих нагрузок подкреплённых композитных панелей при ударе и сжатии после удара применялась двумерная оболочечная модель с критериями разрушения Хашина и деградацией жёсткости. Расхождение между результатами моделирования и испытаний составило менее 10%, что свидетельствует о высокой точности применённого метода. Анализ результатов ударных испытаний показал, что степень повреждения зависит от многих факторов, включая размеры поперечного сечения подкрепляющих элементов, расстояние между ними, а также материал и толщину обшивки. Кроме того, экспериментально изучено влияние усталостных повреждений на остаточную прочность после удара. Результаты показали, что под воздействием 10^6 полётных усталостных нагрузок критические нагрузки потери устойчивости и разрушения снизились примерно на 5%. Однако на кривых «нагрузка–перемещение» наблюдались отчётливые колебания, которые могли быть вызваны отслаиванием подкрепляющих элементов от обшивки. Экспериментальные результаты и матрица моделирования показали, что коэффициент послекритического поведения увеличивался с ростом коэффициента жёсткости, а затем стабилизировался при значении 2,0. Кроме того, чем тоньше обшивка, тем выше коэффициент послекритического поведения. Экспериментальные и расчётные результаты представляют собой важную основу для проектирования конструкций и анализа механизмов разрушения подкреплённых композитных панелей.