三維角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)復(fù)合材料彈性性能有限元分析.pdf

1、基于有限元理論和復(fù)合材料承載時變形協(xié)調(diào)的前提，本文采用CAD軟件繪制三維機(jī)織結(jié)構(gòu)單胞幾何模型，然后導(dǎo)入有限元軟件包進(jìn)行分析，對工程中常用的四種三維正交角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的彈性性能進(jìn)行分析，并將預(yù)測結(jié)果與實驗測試結(jié)果及取向平均理論預(yù)測結(jié)果進(jìn)行了對比分析，驗證了有限元分析方法的可行性和單胞結(jié)構(gòu)的正確性，并探討了設(shè)計參數(shù)對復(fù)合材料彈性性能的影響規(guī)律，為三維角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程應(yīng)用等提供了一定的理論依據(jù)。 本課題采用PRO

2、/ENGINEER軟件繪制了四種角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)的單胞模型，將幾何設(shè)計參數(shù)與宏觀設(shè)計參數(shù)關(guān)聯(lián)，達(dá)到輸入宏觀設(shè)計參數(shù)即可得到相應(yīng)的單胞幾何模型的效果。而且該幾何模型是實體模型，可以形象、直觀地觀察單胞的結(jié)構(gòu)。 在有限元分析過程中，對復(fù)合材料最小重復(fù)單元的選取，單胞模型的尺寸，單胞模型中襯經(jīng)紗與接結(jié)經(jīng)紗的排列，間隙參數(shù)H以及自由網(wǎng)格劃分等級對等效彈性模量預(yù)測結(jié)果的影響進(jìn)行分析，并最終優(yōu)選出適合本課題的單胞模型。 將有限元軟件分析方

3、法得到的等效彈性模量與實驗測量值以及取向平均理論預(yù)測值進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明有限元方法預(yù)測值與實驗值及取向平均理論預(yù)測值總體變化趨勢基本一致，且預(yù)測值與實驗值的誤差較小，驗證了本有限元分析方法的可行性。 分別變化緯紗橫截面形狀(α<,f>)、纖維原材料和紗線密度等參數(shù)，分析其對纖維體積含量和等效彈性常數(shù)的影響。分析結(jié)果表明，隨著α<,f>(N值)的增加，各結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的纖維體積含量、等效彈性模量呈現(xiàn)近似線性增加；纖維原材料的軸