基于均匀化理论的针织物拉伸形变有限元模拟

发布时间：2021-06-10 17:07

　　针对针织物形变规律问题,以纬平针织物为研究对象,通过均匀化理论建立宏-细观线弹性数学模型,确定针织物的周期性边界条件及载荷边界条件,采用数值模拟方法对织物等效弹性刚度求解,并结合有限元方法计算两种纬平针织物在双向拉伸下的应力-应变响应值。与试验数据相比,当织物拉伸的应变小于5%时,基于均匀化理论的方法可准确模拟形变的应力-应变关系,而当应变超过15%时,该模拟方法存在一定误差,但误差均可控制在9.7%之内。 

【文章来源】：东华大学学报(自然科学版). 2020,46(01)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

有限元求解针织物等效刚度矩阵流程图

图4 织物1模拟计算应力-应变曲线与试验对比由图4、图5和表5可以得出：当两种织物分别沿经向、纬向及45°方向双向拉伸时，拉伸在5%应变范围内计算值与试验测得吻合度较高，当应变在5%～15%时，采用分段均匀化方法进行模拟与试验结果对比有一定误差，较大的误差均存在于各阶段分段均匀的交界处，其中最大误差发生在织物2纬向拉伸应变为15%处，但误差控制在9.7%之内。

通过建立均匀化有限元求解方程，将其计算结果代入有限元软件进行双向拉伸模拟。为表征织物在拉伸变形时的几何非线性，本文计算织物应力应变关系时，采用分段均匀化方法分别计算单胞模型在拉伸应变为0、3%、6%、9%、12%时对应针织物的刚度矩阵，并代入织物拉伸模拟计算中，使得织物在拉伸变形到各阶段时材料参数也随之变化。将模拟得到的织物拉伸变形应力-应变曲线和试验结果进行对比。设沿拉伸方向为x方向，垂直于拉伸方向为y方向，织物1和2的对比结果分别如图4、图5和表5所示。图4 织物1模拟计算应力-应变曲线与试验对比

【参考文献】：
期刊论文
[1]纯棉针织物连续前处理工艺研究和应用[J]. 李慧霞,张庆,张乃舒,王慧君.  纺织导报. 2018(07)

博士论文
[1]周期性板结构的渐近均匀化方法及微结构优化[D]. 蔡园武.大连理工大学 2014
[2]纬编针织物双向拉伸性能研究[D]. 张一平.东华大学 2011
[3]基于均匀化理论的三维编织复合材料宏细观力学性能的数值模拟[D]. 董纪伟.南京航空航天大学 2007
[4]针织物的细观本构模型和织物的屈曲分析[D]. 李翠玉.天津大学 2005

硕士论文
[1]基于几何变形的超低模量针织物的研究[D]. 田慧.天津工业大学 2018



本文编号：3222784