三维编织复合材料整体加筋壁板结构稳定性研究
[Abstract]:Three-dimensional braided composites have good structural integrity and can effectively overcome the weaknesses of traditional laminated composites such as low interlaminar strength and easy delamination. As a new type of lightweight and efficient structure, 3-D braided composite panels with integral reinforcement are studied for their stability, structural buckling and post-buckling behavior, and ultimate load-carrying capacity of the structures are evaluated. It is one of the important problems to be solved to ensure structural safety. However, the meso-structure of 3D braided composite is especially complex, which makes it more difficult to design and analyze the whole stiffened panel. Therefore, how to establish a mechanical model of structural stability analysis according to the macrostructure characteristics of 3-D braided composite panels, and systematically study the influence of material process parameters and structural parameters on structural stability. It has important research value and engineering significance. Based on the macro and meso-structure characteristics of 3D braided composite structures, the structural stability of 3D four-direction braided composite panels and monolithic stiffened plates under typical load conditions is studied by using the idea of cross-scale mechanical modeling. Firstly, in the aspect of meso-scale, according to the four-step braiding process, the spatial motion and distribution of yarns in different regions are studied, and the parameterized solid cell models of inner and surface cells are established. In this paper, the cell model of three dimensional four direction braided composites is presented, and the finite element mechanical model of material elastic properties based on inner cell and double layer surface unit cell is established. The validity of the prediction model is verified by the experimental data. The effects of braiding angle and fiber volume content on the elastic properties of the material are discussed in detail. Secondly, in macroscopical scale, a three-dimensional four-direction braided composite "stacking cell mechanical structure model" is proposed, and the finite element analysis mechanical model of the stability of the wall plate and stiffened panel is established. The effects of braiding angle, fiber volume content and panel size on the buckling behavior of the structure were studied. Finally, a typical three-dimensional four-direction braided composite reinforced wall structure is designed. The post-buckling behavior of the composite subjected to axial compression is studied by nonlinear finite element method, and the equilibrium path and buckling mode of the structure under ballast loading are analyzed. The characteristics of internal force distribution are obtained, and the influence of fiber volume content, braiding angle and the number of bars on the post-buckling behavior of the structure is discussed in detail.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:V214.8;TB33
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,本文编号:2406920
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