Al/CFRP/混合蜂窝铝复合夹芯多层结构抗侵彻数值模拟

结合金属/复合材料层合结构的抗侵彻能力，基于混合蜂窝结构低成本、高韧性以及在低速冲击下吸能的特点，设计了一种Al/CFRP(carbon fiber reinforced plastics)/混合蜂窝铝复合夹芯多层结构，旨在利用各层结构特点，逐步降低弹体速度，高效吸收弹体动能，以达到防护效果。为探究Al/CFRP/混合蜂窝铝复合夹芯多层结构在弹体侵彻下的损伤演化规律及吸能特性，开展了Al/CFRP/混合蜂窝铝复合夹芯多层结构在弹体侵彻下的数值分析，探讨了冲击能量对多层结构抗侵彻性能的影响。结果表明：与Al/CFRP复合结构相比，引入混合蜂窝铝后，结构给予弹体的反作用力增大，在能量不变的情况下，弹体作用板的时间变短。在Al/CFRP/混合蜂窝铝复合夹芯多层结构抗侵彻过程中，Al板和CFRP芯层主要抵抗侵彻以降低弹体速度，混合蜂窝铝主要是吸能。在40 J的冲击能量下，结构总吸能为36.79 J，比吸能为0.217 J/g，蜂窝铝芯层吸能占主要部分，吸能比率为30.3%；随着冲击能量的增大，蜂窝铝芯层的吸能比率增至56.2%，即冲击能量较大时蜂窝铝芯层的吸能效果更好。