《表1 复合材料层合板材料参数》

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《基于耦合算法的三维复杂结构冲击动力学特性》

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在建立有限元模型时，需要对实际飞行器结构进行细致的分析和必要的简化处理。爆炸分离时螺栓发生爆炸大变形，与之直接相连的分离结构属于关键结构，结合SPH-FEM耦合算法原理，将分离结构采用实体单元划分，忽略一些装配小孔。然而如果整个飞行器模型都采用实体单元建模，则单元数量巨大，且不可避免地产生大量扭曲单元，不仅降低数值结果的精确性，还可能导致计算不收敛。考虑到主体舱段壳体属于薄壁结构，计及剪切变形的影响，本研究中采用带沙漏控制的壳单元（S4R）加以描述，不仅可以提高计算效率，还能保证计算结果的准确度。最终建立的飞行器结构有限元模型见图2（b）。参照具体试验条件，主体舱段的蒙皮外壳采用航天领域常用的T300复合材料进行模拟[16]，相应的层合板铺层形式为[0°/90°]2S，单层板厚度d0=1.75mm，共8层，层合板铺层形式见图2（c）。复合材料层合板的材料参数见表1，其中:ρ为密度，E11和E22为纵向和横向弹性模量，G12为层板平面的剪切模量，ν12为主泊松比，Gft、Gfc、Gmt、Gmc分别为材料损伤阶段中纤维拉伸、纤维压缩、基体拉伸、基体压缩各损伤模式下的临界断裂能参数。