機(jī)織建筑膜材料拉伸力學(xué)性能的有限元模擬與分析.pdf

1、隨著膜結(jié)構(gòu)建筑的廣泛應(yīng)用，機(jī)織建筑膜材料的力學(xué)性能研究愈來愈受到關(guān)注。機(jī)織建筑膜材料不同于一般的建筑材料，它是一種柔性的機(jī)織物涂層復(fù)合材料，需要依賴膜的特定張拉形狀才能承受載荷。機(jī)織建筑膜材料在各種拉伸載荷作用下的拉伸力學(xué)性能對于指導(dǎo)膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建非常必要，因此課題目的是使用ABAQUS有限元軟件模擬與分析機(jī)織建筑膜材料單軸向和雙軸向拉伸力學(xué)性能。
　　 通過應(yīng)用ABAQUS有限元軟件在機(jī)織建筑膜材料拉伸試樣、機(jī)織物拉伸和機(jī)

2、織建筑膜材料拉伸試驗(yàn)的模擬，以期實(shí)現(xiàn):(1)利用ABAQUS有限元軟件快速比較不同形狀、尺寸試樣在拉伸試驗(yàn)中的應(yīng)力分布情況，從而選擇合適的試樣;(2)建立機(jī)織物模型，進(jìn)行機(jī)織物拉伸試驗(yàn)?zāi)M，分析紗線間相互作用、紗線性能變化對機(jī)織物拉伸性能的影響;(3)建立機(jī)織建筑膜材料模型，開展膜材料單軸向、雙軸向拉伸試驗(yàn)?zāi)M，獲得膜材料拉伸試驗(yàn)彈性模量。
　　 對機(jī)織建筑膜材料單軸向、雙軸向拉伸試驗(yàn)的試樣形狀和尺寸進(jìn)行了模擬分析，結(jié)果表明，單

3、軸向拉伸試樣應(yīng)選擇合適的長寬比，對比不同倒角半徑的應(yīng)力云圖，得到應(yīng)力分布較合適的試樣，降低試樣在夾頭處斷裂的可能性;雙軸向拉伸試樣的尺寸為180×180mm時，試樣倒角半徑取5mm、拉伸軸寬度為60mm、裂縫長度約等于拉伸軸長度、裂縫條數(shù)為5時，有利于機(jī)織建筑膜材料均衡受力。
　　 機(jī)織建筑膜材料由機(jī)織物基布和涂覆的基體組成，因此先對機(jī)織物進(jìn)行模擬分析以加強(qiáng)對模型應(yīng)用和模擬技術(shù)的把握。論文建立了機(jī)織物模型，應(yīng)用動態(tài)顯式運(yùn)算對機(jī)織

4、物拉伸進(jìn)行了模擬，考慮了Step值、經(jīng)緯紗相互作用的罰因子大小對結(jié)果的影響，進(jìn)行了紗線性能變化對模擬結(jié)果的敏感性分析，結(jié)果表明動態(tài)顯式計(jì)算時Step值對運(yùn)算結(jié)果和耗時都有顯著影響、經(jīng)緯紗間相互作用對結(jié)果影響不明顯、紗線性能參數(shù)直接影響模擬結(jié)果。
　　 模擬了機(jī)織建筑膜材料的單軸向、雙軸向拉伸試驗(yàn)，討論了紗線相互作用類型、紗線截面形狀、材料屬性等因素對單軸向拉伸試驗(yàn)?zāi)M結(jié)果的影響，在此基礎(chǔ)上定義合適的相互作用和截面形狀;探討紗線和

5、基體性能參數(shù)變化對機(jī)織建筑膜材料拉伸試驗(yàn)?zāi)M結(jié)果的影響，發(fā)現(xiàn)膜材料彈性模量隨著紗線性能變化10％大約變化10％，而基體性能參數(shù)變化50％膜材料拉伸彈性模量的模擬結(jié)果的變化幅度僅僅變化約5％;進(jìn)行雙軸向拉伸試驗(yàn)?zāi)M，發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與試驗(yàn)值有較大誤差，誤差原因是ABAQUS有限元軟件不能模擬機(jī)織物的經(jīng)緯交織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的屈曲波高變化，提出一個辦法使紗線在拉伸起始階段不立刻完全表現(xiàn)出其性能，而是以一定比例緩慢提升，到某點(diǎn)時才完全釋放其性能;結(jié)果證明