什麼複合型材料最好用?如何進行撞擊試驗?如何對此進行正确評估？
在過去的幾十年中，複合材料在航空航天領域的使用呈指數級增長，這歸功于其卓越的機械性能，例如強度和剛度重量比：這些性能可以持續減輕重量，進而顯著提高整台機器的性能。盡管如此，與金屬相比，複合材料對溫度或濕度等環境條件更加敏感，在其早期壽命中更容易因疲勞載荷而損壞，并且更容易受到HVI（高速沖擊）和 LVI（低速沖擊）的威脅。 -速度影響）事件。特别是，後者是本研究中正在研究的實體現象。
在航空航天領域，撞擊是造成分層的主要原因之一，由于界面強度的損失導緻層分離：鳥擊、碎片、冰撞擊是飛機耐撞性的主要問題。分層會導緻層壓闆的機械性能持續下降，而且它的存在并不總是可以通過标準檢查程式來識别，是以不得不使用 NDT（無損檢測技術），對于大型和複雜的元件來說成本高且難以執行。然後有必要實施能夠預測現象并預測其後果的數值模型。然而，問題并非微不足道：與所謂的層内損傷（如基體開裂、纖維脫粘或壓縮失效）相反，這種損傷機制是由面外應力驅動的，是以數值模型化需要考慮通過粘合界面在層之間傳遞的面外載荷。常用的模組化技術主要有以下兩種： 3D 單元以及針對粘性層的 3D 材料定律，即所謂的 CZM（Cohesive Zone Model）；通過 SSA（Stacked Shell Approach）使用接觸的界面模組化。
第一個選項原則上是最準确的，因為能夠最充分地描述粘合行為和分層機制。另一方面，考慮到這些層壓闆的薄幾何形狀，獲得可接受結果所需的網格尺寸需要很小，即使對于簡單模型也會導緻高計算成本。此外，顯著的障礙在于粘合劑的關鍵參數的識别：需要全面的 DCB（雙懸臂梁）、ENF（末端缺口彎曲）和 MMB（混合模式彎曲）測試活動來表征粘合劑界面，因為特性取決于粘合和粘合材料 。是以，這些測試相當複雜，并且不能始終保證可靠的結果。
SSA 顯著減少了所需的計算時間，但仍需要複雜的校準階段，為此需要前面提到的測試。此外，接觸參數對網格尺寸和加載條件高度敏感，導緻數值不穩定的模型。這些問題使這種方法對于受控邊界條件限制的小型模型很有用，但對于中型到大型應用程式卻難以成功實施。
總結一下，這兩種技術的共同特征是每個層（或子層壓闆）的模型化；盡管理論上很有前途，但兩者都需要高計算能力和複雜的校準階段。對于大型模型，标準做法是僅在影響區域 中實施這兩種方法中的一種：這種折衷方案顯着減少了計算工作量，但不穩定問題仍然存在，并且适用性僅限于先驗已知影響區域的模型。
結論：
運動和損傷标準校準表明，低速沖擊事件引起的複合損傷可以描述為損傷表面，即使涉及分層，利用層内損傷參數與實驗相結合，也不考慮面外應力結果。所提出的解決方案提供了一種穩健的方法，可以很容易地內建到等效殼方法中，并且原則上可擴充到任何 CFRP/GFRP 複合材料層壓闆：最終，标準的實施減少到僅設定一個參數，校準極限值超過傷害參數
然而，所述極限值的校準并不簡單。在評估受損區域時，需要在實驗活動和數值分析中解決兩個問題。首先，作為所涉及的損傷機制的函數，該區域的形狀可能無法表示為表面（例如 UD 玻璃的第一個樣本），進而導緻選擇不連貫。其次，該區域的整體尺寸是對表面本身進行可靠描述的關鍵因素：如果值太低，則邊界很難與實驗掃描和數值分析區分開來，進而導緻高度不确定性；在這兩個階段，決議都變得至關重要。
是以，繼續校準标準的最佳方法是選擇堆疊順序和沖擊能量，以便在兩個方向上獲得足夠大的損壞區域，同時避免試樣破損。當收集到足夠的實驗資料時，計算和詳細說明每層所選的層内數值參數，使用“損壞标準”部分和“最佳門檻值識别”部分中描述的程式校準損壞法則。基于“損傷模型基礎”一節的考慮”和上面給出的結果，值得注意的是，如果在整個工作中使用 MLT 變量，則可能會利用其他實體參數，或者應用其他詳細說明程式和故障定義會産生類似的結果。另一方面， “損傷準則”一節中定義的MLT 損傷參數和層失效的選擇被證明是有益的，這要歸功于它們的實體意義和簡單的實施程式。
鑒于這些考慮，所提出的方法特别适用于大規模應用，以減少更精細和準确的技術（如 CZM 和 SSA）所需的高計算能力。除了損傷擴充之外，該方法還提供了一個參數，該參數能夠描述整個厚度的損傷水準或損傷深度：水準損傷，（ “損傷标準”部分），可以通過進一步的沖擊測試活動和進階來驗證NDI技術。還必須将重點放在研究替代損傷公式上，，并将該方法擴充到織物複合材料。進一步的發展在于對混合固體殼單元公式（例如 LS-DYNA 厚殼）的類似程式的實施，利用它們捕獲平面外應力的卓越能力和與經典固體單元相比的低計算成本。
