三維角聯(lián)鎖結構復合材料彈性性能有限元分析.pdf

1、基于有限元理論和復合材料承載時變形協(xié)調的前提，本文采用CAD軟件繪制三維機織結構單胞幾何模型，然后導入有限元軟件包進行分析，對工程中常用的四種三維正交角聯(lián)鎖結構復合材料的彈性性能進行分析，并將預測結果與實驗測試結果及取向平均理論預測結果進行了對比分析，驗證了有限元分析方法的可行性和單胞結構的正確性，并探討了設計參數(shù)對復合材料彈性性能的影響規(guī)律，為三維角聯(lián)鎖結構復合材料的結構設計、工程應用等提供了一定的理論依據(jù)。 本課題采用PRO

2、/ENGINEER軟件繪制了四種角聯(lián)鎖結構的單胞模型，將幾何設計參數(shù)與宏觀設計參數(shù)關聯(lián)，達到輸入宏觀設計參數(shù)即可得到相應的單胞幾何模型的效果。而且該幾何模型是實體模型，可以形象、直觀地觀察單胞的結構。 在有限元分析過程中，對復合材料最小重復單元的選取，單胞模型的尺寸，單胞模型中襯經紗與接結經紗的排列，間隙參數(shù)H以及自由網格劃分等級對等效彈性模量預測結果的影響進行分析，并最終優(yōu)選出適合本課題的單胞模型。 將有限元軟件分析方

3、法得到的等效彈性模量與實驗測量值以及取向平均理論預測值進行了對比分析，結果表明有限元方法預測值與實驗值及取向平均理論預測值總體變化趨勢基本一致，且預測值與實驗值的誤差較小，驗證了本有限元分析方法的可行性。 分別變化緯紗橫截面形狀(α<,f>)、纖維原材料和紗線密度等參數(shù)，分析其對纖維體積含量和等效彈性常數(shù)的影響。分析結果表明，隨著α<,f>(N值)的增加，各結構復合材料的纖維體積含量、等效彈性模量呈現(xiàn)近似線性增加；纖維原材料的軸