DOI:10.11858/gywlxb.20220657Al/CFRP/混合蜂窝铝复合夹芯多层结构抗侵彻数值模拟纪垚1，徐双喜1，陈威1，乐京霞1，李晓彬1，李营2（1.武汉理工大学船海与能源动力工程学院,湖北武汉430063；2.北京理工大学先进结构技术研究院,北京100081）摘要：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（carbonfiberreinforcedplastics）/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40J的冲击能量下，结构总吸能为36.79J，比吸能为0.217J/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。关键词：复合夹芯结构；碳纤维增强复合材料；侵彻；比吸能中图分类号：O347;TB333文献标识码：A随着复合材料及先进结构的快速发展，传统单一的钢板防护结构已转向轻质高效的多层防护结构[1]。开展多层防护结构的抗侵彻研究，探究其在弹体侵彻下的响应特性和吸能规律，对于先进防护结构设计具有重要意义。在抗侵彻多层防护结构方面，由于复合材料具有轻质、高强度的特性，学者们对金属/复合材料层合板开展了研究。Li等[2]研究了不同冲击角度下纤维铝层压板在单次和重复低速冲击下的动态响应和损伤机理，分析了多次冲击下各层的动态响应和损伤演化。马小敏等[3]通过试验与数值模拟方法研究了Kevlar/Epoxy复合材料板在平头钢质弹体侵彻下的损伤模式。金子明等[4]通过球形弹侵彻芳纶纤维增强复合材料板试验发现，层合板的失效模式主要为局部变形、分层、纤维断裂以及纤维和基体的脱粘。Zhou等[5]采用有限元模拟方法研究了碳纤维复合材料层合板在多次低速冲击下的动态力学响应和损伤发展。Jaroslaw等[6]研究了Al/CFRP（carbonfiberreinforcedplastics）/Al和Al/GFRP（glasscarbonfi...
