船体玻璃钢层合板低速冲击响应特性研究

摘要

复合材料凭借其优良性能在船舶领域应用日益增多,研究船体复合材料结构低速冲击响应特性,对保障复合材料船舶的营运安全具有重要意义.应用落锤冲击法对玻璃钢船体外板进行低速冲击试验,获得了冲击后船体外板宏观、细观力学响应特性;通过便携式超声相控阵设备对试样表面进行扫查,根据底波缺失特征实现了不可见损伤区域的二维重构;基于层合板损伤模型,建立了低速冲击环境下玻璃钢层合板动态力学响应及损伤扩展有限元分析模型.试验检测表明,试样冲击面的损伤面积和形式与背面相比有较大不同,且层合板内蕴含了许多无法直观获取的损伤信息.仿真分析表明,冲击力、位移、回弹速度和能量等参数响应曲线与试验吻合较好,基体失效和层间分层是低速冲击下的主要损伤模式.研究结果可为船舶的复合材料选用、结构优化设计和损伤检修等提供参考.