三維編織復合材料細觀結構與力學性能分析.pdf

1、三維編織結構復合材料作為一種新型高級的復合材料,在國外得到迅速的發(fā)展,而國內對于這種結構復合材料的研究相對較少.該文采用控制體積單元法與試驗觀察相結合的方法研究了三維編織復合材料的細觀結構,并采用數值計算方法分析了三維編織復合材料的彈性性能,具有一定的理論價值和實際工程意義.文中從三維編織物的編織工藝入手,得到編織復合材料的幾何結構,建立了織物紗線構造模型(FAM-Fabric Architecture Model),進而分析其力學性能

2、;另外,通過試驗研究了這種復合材料的力學性能.主要的研究內容包括以下幾個方面:系統(tǒng)地研究了采用四步法1×1方型編織工藝編織的預成形件及其增強的復合材料的細觀結構.提出了紗線橢圓形橫截面假設,考慮了編織紗線的細度和編織紗線填充因子的影響.根據編織過程中攜紗器的運動軌跡特點,將預成形件劃分為三個不同的區(qū)域,分別定義了不同的控制體積單元,識別了預成形件的兩種局部單胞模型,分析了預成形件的紗線構造,并導出了編織結構參數之間的關系,同時給出三維編

3、織復合材料的設計方法.采用復合材料中的細觀力學分析方法,計算單向復合材料的彈性常數.認為每一纖維束的纖維體積含量與整個單胞的纖維體積含量相等.采用三維應力—應變分析,在單胞的長度方向積分和平均,在給定的應變邊界條件下,采用剛度體積平均的方法,預測三維編織結構復合材料的有效彈性模量;在空間多向應力的基礎上,通過對三維編織結構復合材料破壞機理的探討,提出了適用于三維編織復合材料細觀強度失效準則,預測三維編織結構復合材料的強度性能.在有限元分