三維編織復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能分析.pdf

1、三維編織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料作為一種新型高級(jí)的復(fù)合材料,在國外得到迅速的發(fā)展,而國內(nèi)對(duì)于這種結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的研究相對(duì)較少.該文采用控制體積單元法與試驗(yàn)觀察相結(jié)合的方法研究了三維編織復(fù)合材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu),并采用數(shù)值計(jì)算方法分析了三維編織復(fù)合材料的彈性性能,具有一定的理論價(jià)值和實(shí)際工程意義.文中從三維編織物的編織工藝入手,得到編織復(fù)合材料的幾何結(jié)構(gòu),建立了織物紗線構(gòu)造模型(FAM-Fabric Architecture Model),進(jìn)而分析其力學(xué)性能

2、;另外,通過試驗(yàn)研究了這種復(fù)合材料的力學(xué)性能.主要的研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:系統(tǒng)地研究了采用四步法1×1方型編織工藝編織的預(yù)成形件及其增強(qiáng)的復(fù)合材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu).提出了紗線橢圓形橫截面假設(shè),考慮了編織紗線的細(xì)度和編織紗線填充因子的影響.根據(jù)編織過程中攜紗器的運(yùn)動(dòng)軌跡特點(diǎn),將預(yù)成形件劃分為三個(gè)不同的區(qū)域,分別定義了不同的控制體積單元,識(shí)別了預(yù)成形件的兩種局部單胞模型,分析了預(yù)成形件的紗線構(gòu)造,并導(dǎo)出了編織結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系,同時(shí)給出三維編

3、織復(fù)合材料的設(shè)計(jì)方法.采用復(fù)合材料中的細(xì)觀力學(xué)分析方法,計(jì)算單向復(fù)合材料的彈性常數(shù).認(rèn)為每一纖維束的纖維體積含量與整個(gè)單胞的纖維體積含量相等.采用三維應(yīng)力—應(yīng)變分析,在單胞的長度方向積分和平均,在給定的應(yīng)變邊界條件下,采用剛度體積平均的方法,預(yù)測(cè)三維編織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的有效彈性模量;在空間多向應(yīng)力的基礎(chǔ)上,通過對(duì)三維編織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料破壞機(jī)理的探討,提出了適用于三維編織復(fù)合材料細(xì)觀強(qiáng)度失效準(zhǔn)則,預(yù)測(cè)三維編織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的強(qiáng)度性能.在有限元分