二步法方型三維編織復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)及其有效彈性性能預(yù)測.pdf

1、該文全面系統(tǒng)地研究了二步法方型三維編織復(fù)合材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu),并采用細(xì)觀力學(xué)分析方法對其有效彈性性能進(jìn)行了分析預(yù)測.二步法三維編織復(fù)合材料的組分材料和增強(qiáng)體的細(xì)觀結(jié)構(gòu)對其宏觀力學(xué)性能起著重要的作用.該文對其細(xì)觀結(jié)構(gòu)作了準(zhǔn)確的單胞劃分,定義了三種細(xì)觀結(jié)構(gòu)的單胞模型.即大單胞模型,亞單胞模型和子單胞模型.基于子單胞模型,通過計(jì)算軸紗內(nèi)紗線填充因子,考慮了軸紗受編織紗擠壓產(chǎn)生的變形,進(jìn)而,建立了復(fù)合材料編織結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系,準(zhǔn)確地計(jì)算了復(fù)合材料

2、的纖維體積含量.同時(shí),給出了二步法三維編織工藝的設(shè)計(jì)步驟,并由紗線擠緊狀態(tài)確定出編織工藝的設(shè)計(jì)范圍.該文基于內(nèi)部子單胞模型,提出了類似層合板結(jié)構(gòu)的單胞力學(xué)模型,應(yīng)用經(jīng)典層合板理論實(shí)現(xiàn)由纖維和基體的性能、單胞力學(xué)模型的幾何參數(shù)以及單層板的纖維體積含量分析并計(jì)算了二步法方型三維編織復(fù)合材料的有效彈性性能.該文基于大單胞模型,提出了對二步法方型三維編織復(fù)合材料進(jìn)行細(xì)觀結(jié)構(gòu)離散的思想,并建立有限元分析模型.其中,軸紗、編織紗和基體均被視為兩端鉸

3、接的空間桿單元,復(fù)合材料用離散的桿單元組成的桁架結(jié)構(gòu)代替.利用有限元分析軟件包MARC實(shí)現(xiàn)單軸拉伸靜載實(shí)驗(yàn)的模擬,分析了二步法三維編織復(fù)合材料的彈性性能,同時(shí),預(yù)測了軸向拉伸模量隨軸紗與編織紗線密度之比和節(jié)距長度變化的趨勢.該文設(shè)計(jì)并完成了單軸拉伸性能實(shí)驗(yàn),在獲得二步法三維編織復(fù)合材料宏觀拉伸模量和泊松比的同時(shí),對兩種理論分析模型的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證.預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較顯示了細(xì)觀力學(xué)的兩種分析模型都可以較為有效地分析二步法三維編織