复合材料压力容器低速冲击响应及剩余爆破压仿真研究

来源：振动与冲击杂志2025年第22期北京时间：

作者：高毅飞，宋梅利，梁建国，李伟兵，张辉，冯君jun.feng@njust

单位：1.南京理工大学瞬态物理全国重点实验室，南京210094；2.南京理工大学机械工程学院，南京210094；3.太原理工大学机械工程学院，太原030024

摘要：为了探究Ⅲ型复合材料(CFRP)压力容器在服役过程中受到外部碎片低速冲击后损伤机制及剩余爆破压变化，基于Hashin和Puck失效准则及能量释放率准则，结合网格理论和三次样条函数法构建容器模型。通过Abaqus完成爆破压仿真，验证了模型准确性。采用显式子程序模拟容器受冲击物不同能量(30-90 J)，直径(20-60 mm)以及形状(球形、柱形、锥形)因素下的损伤响应，评估冲击后剩余爆破压。结果表明，冲击能量是决定损伤程度的主导因素，层内基体损伤和层间分层损伤是容器主要损伤机理。纤维损伤面积与爆破压损伤率之间皮尔逊相关性系数高达0.9，证明其是剩余爆破压的关键表征参数。以上结果可为复合材料压力容器的抗冲击设计优化及冲击后安全评估提供参考。<br>

关键词：冲击损伤；碳纤维复合材料；压力容器；剩余爆破压；内聚力层