編織結(jié)構(gòu)對復合材料管件力學性能的影響研究.pdf

1、復合材料由于其出眾的比強度而被應用于航空、汽車以及海洋等工程領(lǐng)域。其中的增強體制備方式可以分為機織、纏繞和編織等。環(huán)形編織因其有近凈成型能力而被用來制造無縫的纖維增強體，而且由于環(huán)形編織技術(shù)的高度自動化，金屬制件逐步被編織復合材料管件替代。因此，對于研究編織結(jié)構(gòu)對復合材料管件的力學性能具有極其重要的意義。
　　本文對編織復合材料管件的力學性能進行了實驗與仿真的研究。首先通過控制環(huán)形編織機的抽取速度和環(huán)形速度編織出具有不同編織角度的

2、纖維增強體試樣。在編織過程中引入過渡芯軸，有效避免了編織收斂過渡區(qū)對纖維增強體產(chǎn)生編織角度不一致的情況。接著采用真空輔助成型技術(shù)對獲得的編織增強體進行固化，并根據(jù)兩種實驗的測試標準分別對試樣進行切割。
　　其次，對試樣進行了紗線尺度的有限元建模。根據(jù)編織軌跡與CT實驗所得的紗線截面參數(shù)對編織實體進行自動化三維建模，并針對紗線橫向各向同性的力學特性在編織紗的編織路徑方向建立了材料局部坐標。
　　再次，對試樣進行了準靜態(tài)壓縮實驗

3、。實驗過程中用相機對試樣的整個壓縮過程進行記錄，并對最終的實驗數(shù)據(jù)進行分析。在最終的破壞模式中，觀察到折疊模式和分瓣模式兩種截然不同的結(jié)果。在實驗的基礎(chǔ)上，對已建立的編織復合管件模型添加了準靜態(tài)壓縮邊界條件，并進行計算求解。結(jié)合實驗現(xiàn)象和模型的數(shù)值仿真結(jié)果，對編織結(jié)構(gòu)在破壞前后的受力狀態(tài)進行了分析。通過觀察破壞模式以及對比其編織參數(shù)，兩者之間的因果關(guān)系被剖析，并對破壞模式和SEA值進行了關(guān)聯(lián)性分析。
　　最后，對單層和雙層的編織試