Assessment of failure criteria and damage evolution methods for composite laminates under low-velocity impact
【复合材料在低速冲击下的失效行为评估】
复合材料在航空航天、汽车制造、能源等领域有着广泛应用，其在受到低速冲击时的失效行为是工程设计中的关键考虑因素。本研究聚焦于评估复合材料层压板在低速冲击下的失效准则和损伤演化方法，以提升对材料性能预测的准确性。
【失效准则分析】
研究中采用了多种失效准则，包括Hashin准则和Puck准则。Hashin准则主要考虑了纤维断裂和基体压缩导致的损伤，而Puck准则则强调了层间剪切失效的影响。通过ABAQUS软件中的用户自定义子程序VUMAT，这些准则被用于预测T700GC/M21复合材料层压板在冲击下的损伤启动和积累。结果表明，Hashin准则在预测复合材料更多层的基体压缩损伤方面较为有效，而Puck准则对于界面脱胶的预测较为准确。
【最大应力和Tsai-Wu准则的局限性】
另一方面，最大应力准则和Tsai-Wu准则在预测损伤区域和层压板的永久变形时表现出不足。这两者未能精确模拟实际的损伤扩展和材料的塑性变形，因此在低速冲击场景下可能不太适用。
【损伤演化方法】
在损伤演化方面，等效应变法揭示了更快的刚度退化，这与实验观察到的现象更吻合。这种方法通过模拟应变累积来跟踪损伤发展，可以更好地描述复合材料在冲击载荷下的动态响应。相比之下，其他损伤演化法则可能无法完全捕捉到材料在冲击过程中的复杂行为。
【等效损伤体积的引入】
为量化不同模型预测的损伤程度，研究引入了一个新的变量——等效损伤体积。这个变量提供了对损伤分布的定量描述，有助于比较不同模型的预测效果。通过这个指标，可以更直观地了解各种模型在预测复合材料失效时的优劣。
【总结】
总体来看，选择合适的失效准则和损伤演化方法对于精确模拟复合材料在低速冲击下的行为至关重要。本研究的结果为工程设计提供了有价值的参考，有助于优化材料性能，提高结构的安全性和耐久性。未来的研究将进一步细化这些模型，以适应更广泛的复合材料和不同的冲击条件。
