編織結(jié)構(gòu)對復(fù)合材料管件力學(xué)性能的影響研究.pdf

1、復(fù)合材料由于其出眾的比強(qiáng)度而被應(yīng)用于航空、汽車以及海洋等工程領(lǐng)域。其中的增強(qiáng)體制備方式可以分為機(jī)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(qiáng)體，而且由于環(huán)形編織技術(shù)的高度自動(dòng)化，金屬制件逐步被編織復(fù)合材料管件替代。因此，對于研究編織結(jié)構(gòu)對復(fù)合材料管件的力學(xué)性能具有極其重要的意義。
　　本文對編織復(fù)合材料管件的力學(xué)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)與仿真的研究。首先通過控制環(huán)形編織機(jī)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)體進(jìn)行固化，并根據(jù)兩種實(shí)驗(yàn)的測試標(biāo)準(zhǔn)分別對試樣進(jìn)行切割。
　　其次，對試樣進(jìn)行了紗線尺度的有限元建模。根據(jù)編織軌跡與CT實(shí)驗(yàn)所得的紗線截面參數(shù)對編織實(shí)體進(jìn)行自動(dòng)化三維建模，并針對紗線橫向各向同性的力學(xué)特性在編織紗的編織路徑方向建立了材料局部坐標(biāo)。
　　再次，對試樣進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)

3、。實(shí)驗(yàn)過程中用相機(jī)對試樣的整個(gè)壓縮過程進(jìn)行記錄，并對最終的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對已建立的編織復(fù)合管件模型添加了準(zhǔn)靜態(tài)壓縮邊界條件，并進(jìn)行計(jì)算求解。結(jié)合實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jìn)行了關(guān)聯(lián)性分析。
　　最后，對單層和雙層的編織試