三維編織復(fù)合材料三點(diǎn)彎曲疲勞單胞尺度有限元計算.pdf

1、三維編織復(fù)合材料是一種不需縫合和機(jī)械加工，具有良好性能的制件。這種結(jié)構(gòu)比強(qiáng)度、比模量高，損傷容限和斷裂韌性高，制件可一次成型復(fù)雜的零部件，并可與第三相復(fù)合形成力學(xué)性能優(yōu)良的制品。三維編織復(fù)合材料耐沖擊、不分層、抗開裂和抗疲勞。這些優(yōu)點(diǎn)完全克服了傳統(tǒng)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的缺點(diǎn)，因此，研究三維編織復(fù)合材料的彎曲疲勞性能具有重要意義。
　　 本課題根據(jù)三維編織復(fù)合材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)，構(gòu)建單胞模型從單胞尺度研究其三點(diǎn)彎曲疲勞性能。單胞模型將三維

2、編織復(fù)合材料簡化為紗線和樹脂兩部分，并定義各部分剛度矩陣及其疲勞損傷。采用FORTRAN語言，編寫基于單胞模型帶有損傷的用戶子程序UMAT(User-defined Material Subroutine)，結(jié)合商用有限元程序包ABAQUS從單胞尺度計算三維編織復(fù)合材料彎曲疲勞加載過程中撓度變化、剛度降解和材料損傷。結(jié)果表明，實驗數(shù)據(jù)和有限元計算結(jié)果有很好一致性，證明單胞模型損傷準(zhǔn)則和用戶子程序UMAT的可行性。
　　 本課題主

3、要工作:
　　 (1)設(shè)計并利用樹脂傳遞模壓成型技術(shù)織造三維編織復(fù)合材料;
　　 (2)利用MTS810材料測試系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)合材料疲勞實驗，得到復(fù)合材料的撓度變化曲線，剛度降解曲線，并記錄復(fù)合材料的疲勞破壞形態(tài);
　　 (3)分析三維編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，基于單胞模型構(gòu)建用戶子程序UMAT并利用有限元軟件ABAQUS建立材料模型調(diào)用UMAT進(jìn)行模擬計算。對比實驗和有限元結(jié)果，發(fā)現(xiàn)兩者在計算復(fù)合材料撓度變化、剛度降解和材