高能量低速冲击下橡胶贴敷GFRP抗冲击性能研究

来源：振动与冲击杂志2026年第1期北京时间：

作者：祝熠，梅志远zhiyuan_mei，李海涛，陶红波

单位：1. 海军工程大学， 武汉430033；2. 中国船舶集团有限公司第七二五研究所， 河南 洛阳471023

摘要：对橡胶贴敷玻璃纤维增强树脂基复合材料（RC-GFRP）在高能量低速冲击下的动态响应和损伤模式进行了实验和数值研究。设计并制造了6型不同曲率GFRP层合结构，开展了高能量低速冲击实验，观测冲击过程并进行损伤分析。基于宏观连续损伤力学理论和Ogden超弹性本构构建低速冲击有限元分析（FEA）模型，冲击力-时程曲线、GFRP损伤模拟与实验结果吻合较好，进而对橡胶作用机理展开探讨分析。结果表明，GFRP/RC-GFRP典型的损伤模式包括凹坑、纤维断裂、基体损伤和分层损伤等；GFRP在冲击能量较小时，分层损伤模式在基体损伤诱导下为阶梯状，集中在冲击区域附近，冲击能量较大时表现为较均匀分布的几道明显裂纹，分层面积随曲率增大而增大；随着结构损伤加剧产生大挠度变形后，GFRP在膜应力作用下可能会出现纤维拉伸断裂；橡胶层具有缓冲吸能和扩大接触作用面积的作用，在冲头作用下出现大变形，改变局部应力状态，使GFRP冲击由局部变形主导转变为整体变形，并消除曲率对初始刚度的影响，显著提高了RC-GFRP损伤阈值。该研究结果为船舶与海洋结构物复合材料设计与应用提供了参考。<br>

关键词：RC-GFRP；冲击响应；失效模式；高能量低速冲击；层合曲板