圓織立體碳纖維復(fù)合材料三角架的強(qiáng)度分析.pdf

1、管狀結(jié)構(gòu)件是工程中廣泛應(yīng)用的基本構(gòu)件，采用樹脂基碳纖維制成的管狀構(gòu)件具有質(zhì)量輕、比剛度與比強(qiáng)度高、耐疲勞性能優(yōu)異、耐腐蝕性能好等特點(diǎn)。圓織三維管狀碳纖維復(fù)合材料是在圓織工藝上發(fā)展起來的一種復(fù)合材料成型工藝，其原理是經(jīng)紗沿圓周方向排布，由綜絲帶動上下運(yùn)動，在同一時間內(nèi)形成多個織口，每個織口對應(yīng)一層織物，同時有一把載紗器將緯紗引入織口內(nèi)，然后經(jīng)紗進(jìn)行交替位置將緯紗包容而固定在織物中。為了將各層織物連接起來，設(shè)計一部分緯紗或經(jīng)紗作為垂紗。垂紗

2、在交織過程中沿織物厚度方向交織，用于增強(qiáng)組織層間力學(xué)性能。為了對圓織立體碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行更好的設(shè)計使用，需要對其細(xì)觀結(jié)構(gòu)和彈性性能進(jìn)行研究。
　　本文對碳纖維立體管狀織物展開研究，建立更加符合實(shí)際的細(xì)觀幾何模型和有限元模型，采用剛度平均法和有限元法預(yù)測其力學(xué)性能，據(jù)此研究其在自行車三角架上的應(yīng)用。主要研究內(nèi)容可分為以下三個部分:
　　第一，建立一種新的圓織立體碳纖維復(fù)合材料力學(xué)模型。該模型采用跑道形纖維束截面假設(shè)，基于可設(shè)

3、計幾何參數(shù)和組織結(jié)構(gòu)，合理預(yù)測了圓織三維管狀復(fù)合材料纖維體積分?jǐn)?shù)，并采用體積平均化方法分析圓織立體復(fù)合材料的彈性性能。
　　第二，采用CAD軟件繪制單胞幾何模型，導(dǎo)入有限元軟件中進(jìn)行分析，得到了相關(guān)等效彈性性能參數(shù)，并合理確定了復(fù)合材料內(nèi)部的應(yīng)力分布。將預(yù)測結(jié)果與剛度平均法理論預(yù)測結(jié)果進(jìn)行了對比分析，驗(yàn)證了有限元分析方法的可行性和單胞結(jié)構(gòu)的正確性。并繼續(xù)分析了單胞的層數(shù)對其彈性性能的影響。
　　第三，為了便于碳纖維復(fù)合管材與