伊鹏跃，于哲峰，汪海（上海交通大学航空航天学院，上海200240）摘要：针对复合材料层压板低速冲击仿真，根据应力更新、材料弹性参数折减和基于应变渐进失效的不同刚度退化思路，改进传统损伤刚度折减方法，通过ABAQUS分别编写了三种刚度退化方案的VUMAT子程序，引入粘滞规律克服刚度退化的数值计算收敛困难，结合实验进行有限元仿真，研究比较了不同刚度退化方案下冲击响应的异同，结果表明：改进的三种刚度退化方案都可较准确地描述低速冲击下复合材料失效过程；应力更新方案，思路简单清晰，但失效过程应力变化剧烈，增量步数多，计算效率低；弹性参数折减方案中，根据失效模式调整折减系数，结合粘滞规律，响应平稳；前两种方案对冲击损伤形式只能定性，无法定量表征；而渐进失效方案引入合理的损伤变量，不但冲击响应连续而且能较好地表征材料损伤形式与程度。关键词：复合材料低速冲击刚度退化VUMAT有限元Stiffnessdegradationsimulationmethodsforcompositelaminatesubjectedtolow-velocityimpactYIPengyue,YUZhefeng,WANGHai(SchoolofAeronauticsandAstronautics,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240,China)Abstract:Tostudysimulationofcompositelaminateunderlow-velocityimpact,stiffnessreductionstrategiesbasedonstressupdating,degradationofelasticconstantandprogressivedamagehavebeenmodifiedandimplementedintheusermaterialsubroutine(VUAMT)inABAQUS.Thedifficultyofconvergenceinnumericalcalculationisovercomebyviscousregularization.DifferencesbetweenthethreemethodshavebeenstudiedaccordingtothefiniteelementanalysisandHYPERLINK"app:ds:experimental"experimentalHYPERLINK"app:ds:data"data.Conclusionsdrawnfromthecomparisonarethat,theanalyticalresultsareidealcomparedtotestresults.Thethreestiffnessdegradationprocesscandescribetheprocessofmaterialdamageexactly.Solutionbasedonstressupdatingissimpleandclear，butthenumberofincrementanditerationislargeduetostressvaryinggreatlyduringmaterialdamageandcomputercalculationisinefficient.Elasticconstantdegradationisabletoadjustthedegradedcoefficientbasedondamagemode.Theimpactresponsecombiningviscousregularizationisideal.Materialdamagemodeispredictedbutdamagedegreeisunknowninthistwoways.Progressivedamagedegradationisbasedonmaterialprogressivedamagemodelandtheresponseiscontinuous.Materialdamagemodeanditsdegreecanbewellsimulated.Keywords:Composite;low-velocityimpact;Stiffnessdegradation;VUMAT;Finiteelementanalysis.引言复合材料由于具有高的比刚度和比强度、疲劳性能好等优点，在航空航天领域和其他现代工业中得到越来越广泛地应用。复合材料结构在制造和使用过程中，常常会受到外物低速冲击载荷的作用，在其内部产生损伤，如基体开裂、分层、纤维断裂等，严重降低了结构的强度和使用寿命，对结构安全构成潜在威胁。因此复合材料层合板低速