二步法方型三維編織復合材料細觀結構及其有效彈性性能預測.pdf

1、該文全面系統(tǒng)地研究了二步法方型三維編織復合材料的細觀結構,并采用細觀力學分析方法對其有效彈性性能進行了分析預測.二步法三維編織復合材料的組分材料和增強體的細觀結構對其宏觀力學性能起著重要的作用.該文對其細觀結構作了準確的單胞劃分,定義了三種細觀結構的單胞模型.即大單胞模型,亞單胞模型和子單胞模型.基于子單胞模型,通過計算軸紗內紗線填充因子,考慮了軸紗受編織紗擠壓產生的變形,進而,建立了復合材料編織結構參數(shù)之間的關系,準確地計算了復合材料

2、的纖維體積含量.同時,給出了二步法三維編織工藝的設計步驟,并由紗線擠緊狀態(tài)確定出編織工藝的設計范圍.該文基于內部子單胞模型,提出了類似層合板結構的單胞力學模型,應用經典層合板理論實現(xiàn)由纖維和基體的性能、單胞力學模型的幾何參數(shù)以及單層板的纖維體積含量分析并計算了二步法方型三維編織復合材料的有效彈性性能.該文基于大單胞模型,提出了對二步法方型三維編織復合材料進行細觀結構離散的思想,并建立有限元分析模型.其中,軸紗、編織紗和基體均被視為兩端鉸

3、接的空間桿單元,復合材料用離散的桿單元組成的桁架結構代替.利用有限元分析軟件包MARC實現(xiàn)單軸拉伸靜載實驗的模擬,分析了二步法三維編織復合材料的彈性性能,同時,預測了軸向拉伸模量隨軸紗與編織紗線密度之比和節(jié)距長度變化的趨勢.該文設計并完成了單軸拉伸性能實驗,在獲得二步法三維編織復合材料宏觀拉伸模量和泊松比的同時,對兩種理論分析模型的預測結果進行了驗證.預測結果與實驗結果的比較顯示了細觀力學的兩種分析模型都可以較為有效地分析二步法三維編織