Z紗對多層織物復合材料結構件層間剝離行為的影響規(guī)律.pdf

1、紡織復合材料以其質量輕強度大的特性被廣泛應用與航空和海洋等工程領域。今年來隨著人們環(huán)境保護意識提升和不可再生能源的消耗，使得輕量化和低油耗成為工業(yè)設計中一項重要指標。越來越多的汽車公司開始投入研究和應用紡織復合材料來代替汽車上的相關金屬鈑金結構。因而具有一定截面結構的紡織復合材料被提出，如復合材料管材、T型梁、U型槽等。而紡織復合材料的織物增強體結構是影響復合材各項力學性能的重要因素，因此大量的織物增強體被研發(fā)織造出來。其中常見的機織物

2、增強體有單向織物、平紋織物和三維正交織物。這種復合材料具有損傷容限強、近似成型以及生產效率高等顯著優(yōu)勢。增強織物結構對復合材料構件在不同載荷條件下的力學特性有直接影響。
　　本文對具有半六角截面結構的三種不同織物增強復合材料結構件的力學性能進行了實驗和仿真研究。三種不同織物結構分別是，一維單向織物、二維平紋織物和三維正交織物。這三種織物增強體的載體為樹脂，利用真空模具輔助成型的方法制備具有半六角截面結構的織物樹脂復合材料。這種半六

3、角結構件被廣泛地應用于汽車領域。其軸向壓縮性能在工業(yè)應用中非常重要，因此本文主要通過實驗和有限元模擬研究這種半六角復合材料結構件的軸向壓縮性能，并分析三中復合材料在準靜態(tài)軸向壓縮載荷下的織物結構對破壞的影響。本文具體內容將從以下幾個方面展開:
　　第二章主要陳述半六角織物復合材料結構件樣本的制備過程。首先詳細說明半六角結構件的應用和相關截面尺寸設計，根據(jù)截面尺寸設計復合材料成型所需金屬模具。然后重點描述了三種不同織物增強體的織造過

4、程和結構特點。最后詳細說明利用真空模具輔助成型技術制備織物復合材料的整體流程。
　　第三章對實驗試樣進行全尺度的有限元建模和破壞準則說明。首先通過對模型的提出假設，其次根據(jù)假設簡化建立具特有軌跡的各紗線單元和樹脂單元。最后結合本文中所建立單元特性選擇利用柔性破壞和剪切破壞準則來模擬破壞的初始和發(fā)展。
　　第四章針對三種不同織物復合材料進行了軸向壓縮實驗。詳細介紹了實驗過程和所記錄的相關數(shù)據(jù)。然后重點分析實驗結果得到，三種織物

5、復合材了在受軸向壓潰時表現(xiàn)出三種不同的破壞模式，分別是逐步分層破壞、整體曲屈折疊破壞和混合破壞。通過對比實驗數(shù)據(jù)得到三種織物復合材料中多層單向織物復合材料在受軸向載荷時峰值力最低，但其能量吸收性能最好。而三維正交織物復合材料其峰值力最高，但其能量吸收性能最差。
　　第五章結合仿真結果和實驗結果分析三種織物復合材料結構件的破壞特點。將仿真結果中的力-位移曲線與實驗結果中的力-位移曲線進行對比說明仿真結果的可靠性。通過均質半六角結構件