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1、縫紉復(fù)合材料作為一種新型復(fù)合材料以其優(yōu)良的層間力學(xué)性能和較低的制造成本,在航天和航空領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。但是在縫紉過(guò)程中也造成面內(nèi)的局部損傷,這些損傷都會(huì)有意無(wú)意地對(duì)面內(nèi)力學(xué)性能產(chǎn)生不同程度的影響。為了從理論上研究縫紉對(duì)復(fù)合材料層合板面內(nèi)力學(xué)性能的影響,建立了纖維彎曲模型(FDM),并且分析了縫紉參數(shù)和幾何參數(shù)對(duì)層合板等效模量和拉伸強(qiáng)度的影響。 從縫紉孔附近纖維變形的細(xì)觀結(jié)構(gòu)出發(fā),建立的纖維彎曲模型,以面內(nèi)纖維的彎曲變形作
2、為縫紉影響層合板面內(nèi)力學(xué)性能的主要原因,同時(shí)考慮了纖維變形區(qū)、厚度增強(qiáng)區(qū)以及樹(shù)脂富集區(qū)的影響,得到單向板內(nèi)任意一點(diǎn)處的纖維偏轉(zhuǎn)角和纖維體積百分含量。由細(xì)觀力學(xué)的知識(shí)得到單層板的剛度,不同鋪層的剛度經(jīng)過(guò)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)后進(jìn)行疊加得到層合板的剛度。纖維彎曲模型(FDM)只有兩個(gè)幾何參數(shù)(最大纖維偏轉(zhuǎn)角θ0和變形區(qū)寬度S)需要由實(shí)驗(yàn)確定。 采用纖維彎曲模型分析了縫紉復(fù)合材料單層在縫紉孔附近的最大纖維偏轉(zhuǎn)角、縫紉影響區(qū)以及縫紉復(fù)合材料單層及層
3、合板工程常數(shù)的變化,發(fā)現(xiàn)工程常數(shù)具有很明顯的區(qū)域性,能夠看出各層中樹(shù)脂富集區(qū)的痕跡。研究了不同的最大纖維偏轉(zhuǎn)角和變形區(qū)寬度對(duì)層合板彈性常數(shù)的影響,發(fā)現(xiàn)隨著θ0和S的增加縱向彈性模量和面內(nèi)剪切模量逐漸降低,橫向彈性模量和主泊松比變化不明顯。 建立了二維的有限元分析模型,研究了縫紉參數(shù)(縫紉針距、縫紉行距以及縫紉線直徑)和幾何參數(shù)(最大纖維偏轉(zhuǎn)角和縫紉變形區(qū)寬度)對(duì)縫紉復(fù)合材料層合板面內(nèi)等效模量和拉伸強(qiáng)度的影響。研究結(jié)果表明:隨著
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