Z紗對多層織物復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件層間剝離行為的影響規(guī)律.pdf

1、紡織復(fù)合材料以其質(zhì)量輕強(qiáng)度大的特性被廣泛應(yīng)用與航空和海洋等工程領(lǐng)域。今年來隨著人們環(huán)境保護(hù)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(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要指標(biāo)。越來越多的汽車公司開始投入研究和應(yīng)用紡織復(fù)合材料來代替汽車上的相關(guān)金屬鈑金結(jié)構(gòu)。因而具有一定截面結(jié)構(gòu)的紡織復(fù)合材料被提出，如復(fù)合材料管材、T型梁、U型槽等。而紡織復(fù)合材料的織物增強(qiáng)體結(jié)構(gòu)是影響復(fù)合材各項(xiàng)力學(xué)性能的重要因素，因此大量的織物增強(qiáng)體被研發(fā)織造出來。其中常見的機(jī)織物

2、增強(qiáng)體有單向織物、平紋織物和三維正交織物。這種復(fù)合材料具有損傷容限強(qiáng)、近似成型以及生產(chǎn)效率高等顯著優(yōu)勢。增強(qiáng)織物結(jié)構(gòu)對復(fù)合材料構(gòu)件在不同載荷條件下的力學(xué)特性有直接影響。
　　本文對具有半六角截面結(jié)構(gòu)的三種不同織物增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的力學(xué)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和仿真研究。三種不同織物結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(jié)構(gòu)的織物樹脂復(fù)合材料。這種半六

3、角結(jié)構(gòu)件被廣泛地應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。其軸向壓縮性能在工業(yè)應(yīng)用中非常重要，因此本文主要通過實(shí)驗(yàn)和有限元模擬研究這種半六角復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的軸向壓縮性能，并分析三中復(fù)合材料在準(zhǔn)靜態(tài)軸向壓縮載荷下的織物結(jié)構(gòu)對破壞的影響。本文具體內(nèi)容將從以下幾個(gè)方面展開:
　　第二章主要陳述半六角織物復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件樣本的制備過程。首先詳細(xì)說明半六角結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用和相關(guān)截面尺寸設(shè)計(jì)，根據(jù)截面尺寸設(shè)計(jì)復(fù)合材料成型所需金屬模具。然后重點(diǎn)描述了三種不同織物增強(qiáng)體的織造過

4、程和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。最后詳細(xì)說明利用真空模具輔助成型技術(shù)制備織物復(fù)合材料的整體流程。
　　第三章對實(shí)驗(yàn)試樣進(jìn)行全尺度的有限元建模和破壞準(zhǔn)則說明。首先通過對模型的提出假設(shè)，其次根據(jù)假設(shè)簡化建立具特有軌跡的各紗線單元和樹脂單元。最后結(jié)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(zhǔn)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(fù)合材料進(jìn)行了軸向壓縮實(shí)驗(yàn)。詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)過程和所記錄的相關(guān)數(shù)據(jù)。然后重點(diǎn)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到，三種織物

5、復(fù)合材了在受軸向壓潰時(shí)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到三種織物復(fù)合材料中多層單向織物復(fù)合材料在受軸向載荷時(shí)峰值力最低，但其能量吸收性能最好。而三維正交織物復(fù)合材料其峰值力最高，但其能量吸收性能最差。
　　第五章結(jié)合仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析三種織物復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的破壞特點(diǎn)。將仿真結(jié)果中的力-位移曲線與實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的力-位移曲線進(jìn)行對比說明仿真結(jié)果的可靠性。通過均質(zhì)半六角結(jié)構(gòu)件