碳纤维增强复合材料约束容器的动态损伤分析

摘要整理

本研究采用激励放电技术，对碳纤维增强复合材料（CFRP）压力容器在爆炸性内部载荷作用下的剥落损伤和失效进行了系统研究。研究采用了解析建模、已发表实验数据验证和显式数值模拟相结合的方法。在Abaqus/Explicit中建立了耦合欧拉-拉格朗日（CEL）框架，用连续壳单元（SC8R）模拟容器、固体单元（C3D8R）模拟PMMA插件、欧拉单元（EC3D8R）模拟铜丝蒸汽，准确捕捉了动态冲击波传播过程。层内失效采用Hashin准则建模，层间损伤采用能量释放率调谐的虚拟裂纹闭合技术（VCCT）进行表征。结果表明，该集成建模框架在自由表面速度和失效应力方面与实验结果高度吻合，偏差主要源于铜丝排列、材料模型局限性和波反射等因素。研究成果验证了该建模框架的可靠性，为复合材料压力容器的改进设计和风险缓解策略提供了支撑，通过精细化材料表征和结构评估，推进了安全性和成本效益的提升。

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