三維角鏈鎖機(jī)織復(fù)合材料彈道侵徹破壞的細(xì)觀尺度有限元計(jì)算.pdf

1、三維角鏈鎖機(jī)織復(fù)合材料是3D復(fù)合材料中的一個(gè)重要分支，其層間連接強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于層合復(fù)合材料。3D角鏈鎖機(jī)織物主要包括通厚度角鏈鎖結(jié)構(gòu)與層層角鏈鎖結(jié)構(gòu)兩種。由于3D角鏈鎖機(jī)織物復(fù)合材料具有較高的沖擊損傷容限，研究3D角鏈鎖機(jī)織復(fù)合材料的彈道沖擊性能對于個(gè)體防護(hù)設(shè)計(jì)著十分重要的意義。
　　 本課題根據(jù)3D角鏈鎖機(jī)織復(fù)合材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)，建立單胞模型從單胞尺度研究其彈道沖擊性能。單胞模型將3D角鏈鎖機(jī)織復(fù)合材料簡化為經(jīng)紗、緯紗與樹脂三種組

2、分，并定義各組分剛度矩陣及其破壞準(zhǔn)則。采用FORTRAN語言，編寫基于單胞模型的用戶子程序(VUMAT)。通過ABASUS調(diào)用子程序，從單胞層次研究3D角鏈鎖復(fù)合材料的彈道沖擊性能，且與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，證明VUMAT的可行性。
　　 本論文的主要工作是:
　　 (1)設(shè)計(jì)并織造3D角鏈鎖芳綸機(jī)織物，借助真空輔助樹脂轉(zhuǎn)移成型技術(shù)制造3D角鏈鎖機(jī)織物/不飽和聚酯復(fù)合材料;
　　 (2)測試3D角鏈鎖機(jī)織復(fù)合材料彈道

3、沖擊性能，記錄一系列入射速度下的彈體剩余速度，同時(shí)觀測復(fù)合材料沖擊破壞形態(tài);
　　 (3)基于3D角鏈鎖機(jī)織復(fù)合材料單胞模型和臨界失效面積破壞準(zhǔn)則(CDA)編寫用戶子程序(VUMAT)，聯(lián)合ABAQUS計(jì)算復(fù)合材料彈道侵徹破壞。比較實(shí)驗(yàn)和有限元計(jì)算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)兩者在彈體剩余速度復(fù)合材料破壞形態(tài)上有很好的一致性。
　　 本文研究為3D角鏈鎖機(jī)織復(fù)合材料在彈道防護(hù)中的應(yīng)用提供了一種設(shè)計(jì)方案，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)論和相應(yīng)計(jì)算方法可以指導(dǎo)高