機織管狀立體復合材料的仿真設計及其力學性能的數(shù)值分析.pdf

1、相比于金屬材料，輕質高強復合材料具有質輕、比強度及比模量高、容傷性能好等優(yōu)點，具有良好的應用前景。立體機織復合材料具有良好的結構設計性、優(yōu)越的機械性能、較高的性價比和很強的仿形能力。因此，立體機織復合材料作為一種結構材料受到廣泛的關注，并已在航空、航天、生物醫(yī)學工程以及汽車工業(yè)等領域得到了廣泛的應用。管狀結構件是復合材料結構件中十分重要的一部分，其力學性能也受到了學者們的普遍關注。使用三維機織成型方法獲得的管狀立體織物在組織厚度(徑向)

2、方向上也引入了增強纖維，因而管狀立體織物不僅具有良好的面內性能，而且在厚度方向上的性能比傳統(tǒng)的二維成型方法有很大的提高。為了更加有效的設計和使用立體管狀機織復合材料，需對它們的真實細觀結構和力學性能進行深入的研究。
　　 本課題的任務是對機織管狀立體復合材料進行計算機仿真設計，并對其力學性能進行數(shù)值分析。通過細觀力學的方法構造立體機織管狀復合材料的細觀力學模型，再用有限元方法預報其力學性能。主要研究內容如下:
　　 第一

3、，對三維圓織織物采用長圓形纖維束截面假設，提出一種管狀結構的單胞幾何模型。將管狀織物的扇形體單胞轉化成相同體積的長方體單胞，計算織物的纖維體積分數(shù)。利用一組數(shù)值型參數(shù)來定量表征三維圓織織物的幾何結構，預測其工程彈性常數(shù)表達式，為三維圓織組織這一新型的管狀復合材料結構力學性能研究提供了參考依據(jù)。
　　 第二，對機織碳纖維圓管復合材料和機織碳纖維自行車進行有限元分析。分別在圓管不同的受力和邊界條件下對其力學性能進行對比分析。分析3種