基于全尺寸結(jié)構(gòu)模型的三維角聯(lián)鎖機(jī)織復(fù)合材料彎曲疲勞有限元分析.pdf

1、三維角聯(lián)鎖機(jī)織復(fù)合材料制備成本低、成型效率高，為三維紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的一種，具有抗分層、抗沖擊和較高的厚度方向剛度和強(qiáng)度，并可以制備外形相對(duì)復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)。作為工程結(jié)構(gòu)材料，在使用過程中不可避免地涉及到疲勞加載，疲勞損傷的逐步累積會(huì)在某一次循環(huán)次數(shù)下導(dǎo)致材料的突然斷裂，且往往毫無征兆，危害性極大，因此對(duì)其疲勞行為進(jìn)行研究具有十分重要的意義。本文建立三維角聯(lián)鎖機(jī)織復(fù)合材料全尺寸幾何結(jié)構(gòu)模型，引入疲勞破壞準(zhǔn)則，計(jì)算彎曲疲勞破壞和剛度降解，并

2、用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證全尺寸結(jié)構(gòu)模型，揭示彎曲疲勞破壞機(jī)制。
　　依據(jù)層層接結(jié)三維角聯(lián)鎖機(jī)織復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立能真實(shí)反映其細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征的大型精細(xì)實(shí)體幾何結(jié)構(gòu)模型?；诜菑椥詼竽芷谄茐臏?zhǔn)則，構(gòu)建有限元疲勞破壞模型，計(jì)算三維角聯(lián)鎖機(jī)織復(fù)合材料在三點(diǎn)彎曲低周交變循環(huán)載荷下的應(yīng)力分布、變形、能量吸收，揭示疲勞過程中三維角聯(lián)鎖機(jī)織復(fù)合材料內(nèi)部應(yīng)力分布特征和變形特征，分析各個(gè)組分在疲勞過程中所承擔(dān)的角色;基于界面裂紋生成和擴(kuò)展理論計(jì)算三維角聯(lián)鎖

3、機(jī)織復(fù)合材料在三點(diǎn)彎曲低周交變循環(huán)載荷下的紗線與樹脂的疲勞破壞擴(kuò)展過程，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析該復(fù)合材料在循環(huán)載荷下發(fā)生疲勞破壞的破壞機(jī)理及結(jié)構(gòu)效應(yīng)。通過分析發(fā)現(xiàn):(1)三維角聯(lián)鎖機(jī)織復(fù)合材料在彎曲載荷作用下應(yīng)力集中在中間加載區(qū)域的項(xiàng)層和底層，尤以經(jīng)紗應(yīng)力集中最為明顯;(2)疲勞破壞主要集中在經(jīng)紗上，其次為樹脂。而在單根經(jīng)紗上破壞主要集中在連接平直段的屈曲段以及傾斜段，樹脂破壞集中在與紗線的界面處;(3)裂紋同時(shí)在材料長(zhǎng)度方向和厚度方向且沿