Численное моделирование расслоения в композитной пластине при низкоскоростном контакте с градом

Предложена методика моделирования множественного воздействия градом на композитные панели, основанная на разработанной модели низкоскоростных ударов частицами града и результатах испытаний. С использованием машин Instron 3369 и BiSS были проведены испытания на сжатие образцов льда при температурах замерзания –40°C, –30°C и –20°C соответственно. Для каждой группы определены прочность на сжатие и объёмная плотность. Модуль упругости изменялся в пределах от 154 до 1214 МПа. Статистическим анализом данных были выявлены интервалы изменчивости и средние значения модуля упругости для каждого интервала при температуре замерзания –20°C. Исследования воздействия града на композитные панели показали, что основным видом разрушения является расслоение. На основе результатов экспериментов были определены линейные, квадратичные и кубические зависимости повреждаемости (количество разрушенных слоёв) композитной пластины при воздействии градины диаметром 35 мм от модуля упругости и скорости льда. Максимальное количество разрушенных слоёв композита составляет 16, что равно 80% толщины панели, при скорости 170 м/с и модуле упругости льда 1250 МПа. Скорость удара существенно влияет на повреждаемость композитных панелей, при этом модуль упругости материала оказывает меньшее влияние. Экспериментальные данные показали значительную корреляцию между скоростью удара и степенью повреждения: более крупные градины вызывают более глубокое расслоение.