纤维增强复合材料层合板的冲击响应是一个兼有几何非线性、材料非线性、接触非线性的复杂过程。本文采用连续介质力学,对层合板的运动、变形进行描述,给出了冲击系统的有限元列式。并一步分析研究层合板在低速冲击作用下的极限承载能力,最后导出有限应变低阶壳单元在显式分析中的应力更新方法,便于在有限元程序中加入复合材料的弹塑性本构模型。

钢纤维混凝土大量应用于军事防护工程以防御高速侵彻和爆炸冲击,钢纤维-钢筋混凝土结构在低速冲击作用下的性能表现是目前反恐安全和交通安全领域的重点研究对象,为此设计制作了两种配筋率下的钢纤维-钢筋混凝土板,用落锤试验仪模拟低速动荷载对试件抗冲击性能的影响,通过掺加不同比例的钢纤维,比对分析对低速冲击破坏形态和荷载、位移和能量变化规律,得出钢纤维掺量对钢纤维-钢筋混凝土板抗低速冲击性能的影响。

研制一套数字化落锤低速冲击试验仪器;在计及摩擦、空气阻力的前提下建立仪器测量分析的数学模型,并完成误差估计;仪器主要由机械部分和数据采集&处理部分组成,其中机械部分包括直线导轨、电磁铁、夹具和冲击锤头,数据采集&处理部分包括硬件电路、自编的LabVIEW采集程序和运用四阶Runge-Kutta法计算部分冲击参数的MATLAB处理程序;获取了冲击过程中速度、加速度、位移、力、能量等物理量两两之间的变化关系,实现了冲击过程的全数字化描述,得到了传统的落锤试验仪器无法获得的功能。通过利用该仪器对纤维/树脂混杂复合材料冲击性能的研究,充分展现了该仪器良好的可靠性、先进性和经济性,为不同材料和结构冲击属性的数值分析提供了参考。