機(jī)織管狀立體復(fù)合材料的仿真設(shè)計(jì)及其力學(xué)性能的數(shù)值分析.pdf

1、相比于金屬材料，輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料具有質(zhì)輕、比強(qiáng)度及比模量高、容傷性能好等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。立體機(jī)織復(fù)合材料具有良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性、優(yōu)越的機(jī)械性能、較高的性價(jià)比和很強(qiáng)的仿形能力。因此，立體機(jī)織復(fù)合材料作為一種結(jié)構(gòu)材料受到廣泛的關(guān)注，并已在航空、航天、生物醫(yī)學(xué)工程以及汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。管狀結(jié)構(gòu)件是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件中十分重要的一部分，其力學(xué)性能也受到了學(xué)者們的普遍關(guān)注。使用三維機(jī)織成型方法獲得的管狀立體織物在組織厚度(徑向)

2、方向上也引入了增強(qiáng)纖維，因而管狀立體織物不僅具有良好的面內(nèi)性能，而且在厚度方向上的性能比傳統(tǒng)的二維成型方法有很大的提高。為了更加有效的設(shè)計(jì)和使用立體管狀機(jī)織復(fù)合材料，需對(duì)它們的真實(shí)細(xì)觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能進(jìn)行深入的研究。
　　 本課題的任務(wù)是對(duì)機(jī)織管狀立體復(fù)合材料進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)，并對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行數(shù)值分析。通過(guò)細(xì)觀力學(xué)的方法構(gòu)造立體機(jī)織管狀復(fù)合材料的細(xì)觀力學(xué)模型，再用有限元方法預(yù)報(bào)其力學(xué)性能。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 第一

3、，對(duì)三維圓織織物采用長(zhǎng)圓形纖維束截面假設(shè)，提出一種管狀結(jié)構(gòu)的單胞幾何模型。將管狀織物的扇形體單胞轉(zhuǎn)化成相同體積的長(zhǎng)方體單胞，計(jì)算織物的纖維體積分?jǐn)?shù)。利用一組數(shù)值型參數(shù)來(lái)定量表征三維圓織織物的幾何結(jié)構(gòu)，預(yù)測(cè)其工程彈性常數(shù)表達(dá)式，為三維圓織組織這一新型的管狀復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)性能研究提供了參考依據(jù)。
　　 第二，對(duì)機(jī)織碳纖維圓管復(fù)合材料和機(jī)織碳纖維自行車(chē)進(jìn)行有限元分析。分別在圓管不同的受力和邊界條件下對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比分析。分析3種