三維正交機織復(fù)合材料三點彎曲疲勞行為實驗研究與有限元計算.pdf

1、三維正交機織復(fù)合材料是三維紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料重要種類，其預(yù)成型體經(jīng)紗、緯紗和Z紗三個系統(tǒng)紗線兩兩垂直，在經(jīng)、緯和厚度方向具有較高的剛度和強度。研究三維正交機織復(fù)合材料彎曲疲勞性能對三維正交復(fù)合材料應(yīng)用有重要意義，尤其在車輛等工程結(jié)構(gòu)件設(shè)計應(yīng)用中疲勞性質(zhì)尤為關(guān)鍵。
　　 實驗研究中用MTS810.23萬能材料實驗機測試三維正交機織復(fù)合材料靜態(tài)力學(xué)性能，在加載頻率為3Hz正弦載荷，室溫條件下用力控制方法測試三點彎曲疲勞性能。得出試驗條

2、件下三維正交機織復(fù)合材料疲勞壽命曲線(S-N曲線)。材料在加載應(yīng)力水平(測試循環(huán)載荷最大值σmax與材料靜態(tài)彎曲疲勞強度σ比值)為35％時，彎曲疲勞壽命可達(dá)到106次而未破壞，即材料疲勞極限為35％。測試發(fā)現(xiàn)在低應(yīng)力水平下疲勞壽命離散性大于高應(yīng)力水平。
　　 實驗記錄材料撓度隨加載次數(shù)變化趨勢，計算疲勞加載過程中材料彎曲剛度變化，發(fā)現(xiàn)彎曲剛度降解曲線和彎曲撓度變化趨勢均為典型三段式。第Ⅱ段剛度降解趨勢比第Ⅰ段緩慢，第Ⅲ段剛度降解

3、劇烈，材料開始破壞。
　　 分析材料各應(yīng)力水平下疲勞破壞形態(tài)，發(fā)現(xiàn)隨應(yīng)力水平降低，試件受壓面(與上壓輥接觸面)破壞面積減小，而受拉面(與支撐輥接觸面)破壞面積增加。另外，應(yīng)用Matlab軟件處理試件橫截面圖像，得出復(fù)合材料試件內(nèi)損傷分布曲線。
　　 基于三維正交機織復(fù)合材料單胞模型和三維正交機織復(fù)合材料疲勞損傷模型，用FORTRAN語言編寫含有損傷單胞子程序(UMAT)結(jié)合有限元軟件ABAQUS計算復(fù)合材料加載過程中撓度