冰雹冲击下塑料薄膜的损伤分析

来源：农业工程学报杂志2022年第17期北京时间：

作者：朱自强,赵洪志,蔡沅冶,曲嘉,

摘要：塑料薄膜的力学性能分析是薄膜结构设计的主要方向。该研究采用试验和数值模拟结合的方式分析了冰雹冲击下塑料薄膜的破坏形式和损伤规律，并通过试验结果验证了数值模拟方法的有效性。通过数值模拟对冰雹在不同尺寸、不同冲击角度下单次和二次冲击塑料薄膜进行了分析，此外对薄膜厚度和两层薄膜之间的间距的影响进行了分析。结果表明：1）0.12 mm厚度的塑料薄膜可抵挡直径10 mm以下的冰雹冲击。但冰雹尺寸在30 mm以上时，塑料薄膜因拉伸应力波的作用而发生破坏。2）冰球二次冲击塑料薄膜时会造成应力波的叠加，导致薄膜加速破坏。3）在0°、30°、60°这3种冲击角度下，冰球冲击角度为60°时造成薄膜的破坏面积最大。4）双层薄膜的破坏面积随薄膜之间的间距增大而增大，当双层薄膜的间距控制在5 mm内可实现双层薄膜抗冰雹冲击效果优于厚度相同的单层薄膜。分析结果表明：改进薄膜结构的抗拉强度是提高薄膜抗冰雹冲击能力的主要方向。该研究可为薄膜结构设计和薄膜损伤分析提供参考。

关键词：力学性能, 冲击试验, 损伤分析, 冰雹冲击, 线性低密度聚乙烯, 塑料薄膜