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随着汽车产业的不断升级,汽车轻量化已成为其中非常重要的一环,使用轻质高强的纤维增强复合材料是实现汽车轻量化的主要方法之一。然而,在复合材料结构服役过程中常会遭受到意外的冲击载荷,比如道路上的碎石、冰雹以及在维护过程中的工具跌落等情况。由于复合材料结构对冲击损伤的敏感性,这些小能量的冲击载荷可能会造成复合材料结构基体开裂和层合板内部分层等损伤,进而导致复合材料结构的强度大幅下降。目前,对环境保护的要求日益严苛,对复合材料的选材也提出了更高的要求。为此,本文选择环境友好的玻璃纤维增强聚丙烯热塑性基体复合材料(GFRPP),研究GFRPP层合板的低速冲击响应和压缩破坏机制,验证了本文提出的三维渐进损伤模型的有效性,建立了冲击后压缩模型并讨论了铺层方式对层合板剩余压缩强度的影响。本文首先进行了GFRPP层合板的低速冲击响应和压缩破坏机制的试验研究。制备了连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料层合板,按照相关标准测量了单层板的力学性能参数;同时,对准各向同性铺层的层合板进行了不同能量的落锤低速冲击试验和冲击后压缩试验,以揭示玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的冲击损伤响应以及冲击后压缩破坏机制。接着建立了GFRPP层合板低速冲击的三维渐进损伤数值分析模型。层内损伤准则选用基于应变的三维Hashin失效准则,选择基于断裂能释放率的刚度退化方式,引入单元特征长度,降低模型对于网格的依赖性;利用界面单元Cohesive单元模拟层间分层损伤,选用ABAQUS软件自带的二次应力失效判据,基于断裂韧性的双线性退化方式进行层合板的渐进损伤分析。然后,将实验结果与数值模拟结果进行对比,验证了模型的准确性和可靠性。最后,通过重启动分析和预定义场来模拟层合板冲击后压缩损伤行为,将冲击损伤的结果作为初始状态定义给未损伤的层合板有限元模型,修正边界条件,建立了复合材料层合板低速冲击及冲击后压缩的完整分析过程;通过与试验结果对比,验证了模型的可靠性;进一步应用该模型研究了层合板的结构参数如层间夹角、铺层顺序和连续铺层对层合板剩余压缩强度的影响。结果发现,层间夹角过大不利于层合板的损伤容限,0°铺层靠近中性层可提高层合板的损伤容限,连续铺层不利于复合材料层合板的损伤容限。