起圈织物复合材料的力学行为与渐进损伤分析

发布时间：2021-12-10 19:18

　　研究了起圈织物增强复合材料层合板在拉伸载荷和层间剪切载荷下的力学行为。根据起圈织物的机织工艺,建立了起圈增强复合材料层合板的单胞模型;引入周期性边界条件,建立了起圈织物复合材料层合板的数值分析模型,以Von-Mises准则和三维Hashin准则分别作为起圈织物复合材料中基体与纤维束的初始失效准则。通过与试验结果对比,验证了仿真方法的正确性,并确定了起圈织物增强复合材料的损伤过程。该复合材料的研究对于含起圈织物的高力学性能囊体材料的分析与制备具有指导意义。 

【文章来源】：兵器装备工程学报. 2020,41(10)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

起圈织物复合材料层合板的显微镜观测图像

在上述假设的基础上，根据起圈织物材料的织造参数，在三维建模软件CATIA中建立了双面起圈织物层合板的单胞模型，如图2所示，图中经纱(红色)方向为X轴方向，纬纱(蓝色)方向为Y轴方向，厚度方向为Z轴方向。2 有限元分析

图3是起圈单胞在拉伸作用下的变形图，为便于观察单胞的变形情况，将变形缩放系数调整至1 000。图3从左至右分别是起圈单胞拉伸方向正向部分和负向部分的变形图以及对厚度边界面上投影的变形图。由图3可见，在拉伸载荷下，单胞表面发生了翘曲，不再是一个平面。但六面体单胞平行相对面的变形完全一致，单胞侧面一面向内凹，同时另一边向外凸，此现象验证了周期性边界条件的变形协调条件。由图4和图5分别给出了起圈单胞在拉伸和层间剪切载荷工况下的Mises应力云图。单胞在变形过程中不仅保持了位移的连续性，同时单胞平行相对面上的应力传递也具有连续性，即验证了周期性边界条件中的应力连续条件。在经向拉伸工况下经纱是结构的主要承力部件，且在经纱的转角部位具有一定程度的应力集中。在层间剪切工况下，单胞结构的上下表面之间出现了明显的层间错动的变形趋势，结构表面也出现一定程度的翘曲变形。进一步观察可知，绒经的毛圈根部具有明显的应力集中现象。

【参考文献】：
期刊论文
[1]含斜坡复合材料夹芯壁板剪切稳定性研究[J]. 吴龙兴,周光明,邓健,彭昂.  兵器装备工程学报. 2019(05)
[2]复合材料帽型单筋板弯曲破坏数值分析[J]. 王力立,陈宏,林国伟,李新祥,宋贵宾.  兵器装备工程学报. 2019(04)
[3]复合材料缠绕接头拉伸失效性能有限元分析[J]. 雷良超,周光明,陆方舟,冯果,刘伟先,陈建农.  兵器装备工程学报. 2018(04)
[4]基于渐进损伤模型的U-cor增强泡沫夹层结构平拉性能仿真[J]. 陈海立,周倩,胡唐,张维峰,吉康.  材料科学与工程学报. 2016(03)
[5]起圈织物增强层合板层间力学性能有限元分析与实验研究[J]. 燕德利,周光明,王佳佳.  材料导报. 2012(12)

博士论文
[1]三维面芯编织复合材料力学性能及渐进损伤研究[D]. 孙琎.南京航空航天大学 2016

硕士论文
[1]基于结构化增韧的新型织物织造及复合材料力学性能研究[D]. 赵亚娣.天津工业大学 2017
[2]起圈织物增强复合材料的细观结构和力学性能研究[D]. 燕德利.南京航空航天大学 2012



本文编号：3533243