三維編織復(fù)合材料的彈性性能預(yù)測(cè)


2.35萬字 51頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要 三維編織復(fù)合材料通過采用了三維整體編織技術(shù)，使得纖維束在空間彼此交織在一起，構(gòu)成一個(gè)完整的預(yù)制件，并將此預(yù)制件進(jìn)行復(fù)合固化形成最終的復(fù)合材料制件，這在根本上克服了傳統(tǒng)復(fù)合材料層間強(qiáng)度低、易分層的弊端，并且由于其比重小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、抗沖擊能力及抗損傷能力強(qiáng)，這對(duì)于飛機(jī)等減輕自身的重量并且還能有更高的強(qiáng)度有著很好的幫助，這也是其能夠在航空航天、建筑行業(yè)、船舶行業(yè)、體育用品、醫(yī)療衛(wèi)生等方面得到有效的利用的原因。但是，三維編織復(fù)合材料在其宏觀構(gòu)造方面顯現(xiàn)的十分的復(fù)雜，如果直接對(duì)復(fù)合材料的宏觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，難度實(shí)在太大，不過三維編織復(fù)合材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)有著良好的周期性，故目前的研究普遍基于分析周期性單胞從而獲得整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。本文主要從三維編織復(fù)合材料的細(xì)觀構(gòu)造入手分析單胞模型的應(yīng)力應(yīng)變情況并且預(yù)測(cè)了材料的彈性性能，主要做了如下工作：
（1）本文對(duì)于ABAQUS軟件的各個(gè)模塊進(jìn)行了一一介紹，包括其建模方法、網(wǎng)格劃分、邊界條件施加、后處理等等，這對(duì)于本文后續(xù)工作中對(duì)于單胞模型在ABAQUS軟件平臺(tái)中的計(jì)算有很大的幫助。
（2）本文建立三維四向編織復(fù)合材料的單胞幾何模型，采取細(xì)觀有限元方法，施加周期性邊界條件，基于ABAQUS軟件平臺(tái)，進(jìn)行材料的彈性性能預(yù)測(cè)。結(jié)果表明：經(jīng)過有限元方法計(jì)算得到的三維編織復(fù)合材料的等效彈性常數(shù)與理論值是吻合的，從而也證明了本文所選用的模型是有效的。
（3）本文還分析了單胞幾何模型的應(yīng)力應(yīng)變分布，分析表明：在各載荷作用下，纖維束應(yīng)力均明顯大于基體應(yīng)力，同時(shí)，纖維束與基體的接觸面應(yīng)力集中現(xiàn)象顯著，特別是位于纖維束交錯(cuò)區(qū)域的基體。


關(guān)鍵詞：三維編織 復(fù)合材料 單胞模型 彈性性能 細(xì)觀有限元模型


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