3D六向矩形编织复合材料力学性能研究

发布时间：2022-07-22 18:43

　　三维六向矩形编织复合材料具有良好的结构整体性,不仅能有效克服传统层合复合材料层间强度低、易分层等弱点,而且有利于减轻结构重量,因而,在航空航天等领域具有广阔的应用前景。作为一种新颖的轻质高强结构型式,研究该材料的基本力学性能是将该材料应用于结构设计的重要基础和前提。然而,材料细观结构极其复杂,显著增加了材料设计与分析的难度。因此,如何根据三维六向编织复合材料宏细观结构特征,建立材料力学分析模型,并系统研究材料工艺参数及结构参数对材料力学性能的影响规律,具有重要的学术研究价值。本文首先根据四步法编织工艺,分析了纱线的空间运动规律和分布构型,建立了材料内胞参数化实体单胞模型,然后,结合周期性边界条件,采用跨尺度力学建模思想,建立了基于材料内胞的弹性性能分析模型。经嵌入材料组分失效准则和性能退化方案,建立了胞元渐进损伤分析非线性有限元模型。经算例验证,证明了基于胞元的三维六向编织复合材料力学模型的有效性和可适用性。最后,讨论了材料工艺参数（编织角和纤维体积含量）对材料弹性性能和宏观应力应变行为的影响规律,并详尽分析了其对材料拉伸、剪切渐进损伤行为和失效机制的影响规律。研究表明,本文基于内胞的... 

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 三维六向编织复合材料简介
        1.2.1 编织工艺
        1.2.2 成型工艺
    1.3 三维多向编织复合材料研究概述
        1.3.1 细观结构研究
        1.3.2 弹性性能研究
        1.3.3 渐进损伤研究
    1.4 本文研究问题
    1.5 论文结构安排
第二章 理论基础与关键技术
    2.1 各向异性材料弹性本构
    2.2 材料失效及损伤表征
    2.3 均匀化平均方法
    2.4 本章小结
第三章 三维六向编织复合材料等效弹性性能研究
    3.1 引言
    3.2 参数化细观单胞模型
    3.3 细观胞元有限元方法
        3.3.1 周期性边界条件及网格划分
        3.3.2 组分材料本构关系
        3.3.3 局部坐标定义
    3.4 细观有限元分析
        3.4.1 等效弹性性能
        3.4.2 细观力学响应
        3.4.3 参数分析与讨论
    3.5 本章小结
第四章 三维六向编织复合材料渐进损伤分析及强度研究
    4.1 引言
    4.2 渐进损伤非线性有限元分析方法
        4.2.1 组分本构
        4.2.2 失效判据及材料性能退化方案
        4.2.3 应力求解与分析流程
    4.3 轴向拉伸非线性有限元分析
        4.3.1 宏观力学响应
        4.3.2 参数分析与讨论
        4.3.3 渐进损伤分析
    4.4 纵向剪切非线性有限元分析
        4.4.1 参数分析与讨论
        4.4.2 渐进损伤分析
    4.5 横向剪切非线性有限元分析
        4.5.1 参数分析与讨论
        4.5.2 渐进损伤分析
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]多尺度复合材料力学研究进展[J]. 陈玉丽,马勇,潘飞,王升涛.  固体力学学报. 2018(01)
[2]正交各向异性钢筋混凝土板的应力及应变分析[J]. 钟浩,印长俊,方宏华.  湖南文理学院学报(自然科学版). 2017(03)
[3]三维编织复合材料研究及应用现状[J]. 王海雷,高艳秋,范雨娇.  新材料产业. 2017(03)
[4]纤维增强热塑性树脂复合材料成型技术研究进展[J]. 黎敏荣,薛平,贾明印,陈珂.  塑料工业. 2016(11)
[5]三维编织复合材料力学性能研究进展[J]. 田龙,张香成.  科技资讯. 2016(05)
[6]均匀化方法对单向碳/铝复合材料弹性性能预测[J]. 晋艳娟,张柱,崔小朝,刘利亭.  太原科技大学学报. 2013(06)
[7]三维四向编织复合材料细观建模[J]. 冯伟,王延荣,魏大盛.  航空动力学报. 2013(06)
[8]三维五向及全五向编织复合材料的三单胞结构模型[J]. 张超,许希武,严雪.  南京航空航天大学学报. 2013(02)
[9]三维六向编织复合材料渐进损伤模拟及强度预测[J]. 卢子兴,夏彪,王成禹.  复合材料学报. 2013(05)
[10]纺织复合材料细观力学分析的一般性周期性边界条件及其有限元实现[J]. 张超,许希武,严雪.  航空学报. 2013(07)

硕士论文
[1]含随机分布碳纳米管树脂基2D编织复合材料力学性能多尺度研究[D]. 徐澧明.电子科技大学 2017
[2]三维编织复合材料整体加筋壁板结构稳定性研究[D]. 段德华.电子科技大学 2017



本文编号：3665134