三维正交机织物微观结构数值建模及其拉伸力学性能分析
发布时间：2021-06-14 02:27
三维机织复合材料因其高比刚度、高比强度、抗冲击和耐疲劳等诸多优异力学性能,在航空航天、军事、生物等诸多领域得到广泛的应用。三维机织物作为复合材料增强体,其基本力学性能直接影响了复合材料的力学性质。目前,国内外对三维机织物力学性能的研究从传统高成本实验测试和低效率数学建模理论分析逐步转为以低成本可控性高的数字模拟为主的方法。本文以三维正交机织物作为研究对象,在时域中对其织造过程进行模拟,在近似纤维尺度建立其微观几何结构模型,并在此基础上应用ABAQUS对其拉伸性能进行分析。此方法不仅降低了实验成本,还提高了可研究范围。本课题主要研究内容和研究结果如下:（1）以数字单元法为理论基础,通过分析该方法在织物织造行为模拟中的作用机理,提出了一种计算纤维间摩擦力的方法。通过纱线纤维化离散,用数值模拟和仿真方法模拟三维正交织物成型过程,建立了5个精度递进的微观几何结构数值模型。5个模型中的每根纱线分别由4、7、12、19和37根数字纤维表征。通过实验对比,得出当每根纱线由19根数字纤维组成时,所建织物的微观几何结构数值模型与真实织物样本在显微镜下的内部切片图像最为吻合。（2）在第二章的研究基础上,采...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
数字单元法三要素
重庆邮电大学硕士学位论文第2章三维正交机织物微观几何结构建模14图2.7三维正交拓扑结构2.2.2周期性边界条件定义周期性边界条件的定义如图2.8所示，图中绿色织物为单胞模型，虚线边框为附加的周期性边界条件。单胞的边界分为八个区域，分别为A、B、C、D、E、F、G、H。在动态松弛过程中，建模软件会自动计算更新的节点位置，然后采用映射过程确定单胞周围周期性边界区域中的更新节点位置，即虚线区域中的节点位置。周期性边界区域为16个区域，分别为3个A"区域、3个B"区域、3个C"区域、3个D"区域以及E"、F"、G"、H"4个区域。区域A"、B"、C"、D"、E"、F"、G"、H"与A、B、C、D、E、F、G、H区域保持一致，是为了使边界条件相互对应，达到镶嵌条件。基于数字单元法建立织物拓扑单元后，根据纱线类型分别定义边界条件，如图2.9所示。纱线类型1为纬纱，纱线端部在Y方向上受约束，因此，纬纱的第一节点和最后节点分别在Y方向上受约束。纱线类型2为经纱，纱线在X方向上受约束，因此经纱的第一节点和最后一节点分别在X方向上受约束。图2.8边界条件的定义
重庆邮电大学硕士学位论文第2章三维正交机织物微观几何结构建模14图2.7三维正交拓扑结构2.2.2周期性边界条件定义周期性边界条件的定义如图2.8所示，图中绿色织物为单胞模型，虚线边框为附加的周期性边界条件。单胞的边界分为八个区域，分别为A、B、C、D、E、F、G、H。在动态松弛过程中，建模软件会自动计算更新的节点位置，然后采用映射过程确定单胞周围周期性边界区域中的更新节点位置，即虚线区域中的节点位置。周期性边界区域为16个区域，分别为3个A"区域、3个B"区域、3个C"区域、3个D"区域以及E"、F"、G"、H"4个区域。区域A"、B"、C"、D"、E"、F"、G"、H"与A、B、C、D、E、F、G、H区域保持一致，是为了使边界条件相互对应，达到镶嵌条件。基于数字单元法建立织物拓扑单元后，根据纱线类型分别定义边界条件，如图2.9所示。纱线类型1为纬纱，纱线端部在Y方向上受约束，因此，纬纱的第一节点和最后节点分别在Y方向上受约束。纱线类型2为经纱，纱线在X方向上受约束，因此经纱的第一节点和最后一节点分别在X方向上受约束。图2.8边界条件的定义
【参考文献】：
期刊论文
[1]纱线断裂功对经编织造性能的影响[J]. 张灵婕,缪旭红. 纺织学报. 2018(12)
[2]捆绑组织对三维正交机织复合材料拉伸性能的影响[J]. 王晓菲,曹海建,黄晓梅. 产业用纺织品. 2018(07)
[3]纱线卷绕系统恒张力模糊控制策略研究[J]. 曹薇. 现代纺织技术. 2018(02)
[4]三原组织织物拉伸力学性能有限元仿真[J]. 李瑛慧,谢春萍,刘新金. 纺织学报. 2017(11)
[5]纵向厚度渐变三维机织物经纱固结方式设计[J]. 韦鑫,沈兰萍,雷蕾. 现代纺织技术. 2017(06)
[6]三维机织复合材料单胞模型各向异性的有限元分析[J]. 冯古雨,曹海建,周红涛,卢雪峰,钱坤. 玻璃钢/复合材料. 2017(08)
[7]T字形三维机织物设计及其复合材料冲击性能分析[J]. 吕丽华,张雪飞,闫淑娟. 上海纺织科技. 2017(07)
[8]三维机织物织边造型工艺设计[J]. 董红坤,贺辛亥,钟鹏,渠志刚,邢圆圆. 纺织学报. 2017(04)
[9]基于TexGen的织物仿真建模及其应用方向[J]. 陈振,管江明,邢明杰. 棉纺织技术. 2016(11)
[10]柔性导向三维正交结构复合材料预制体建模研究[J]. 刘云志,单忠德,战丽,李志坤. 工程塑料应用. 2016(06)
本文编号：3228868
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
数字单元法三要素
重庆邮电大学硕士学位论文第2章三维正交机织物微观几何结构建模14图2.7三维正交拓扑结构2.2.2周期性边界条件定义周期性边界条件的定义如图2.8所示，图中绿色织物为单胞模型，虚线边框为附加的周期性边界条件。单胞的边界分为八个区域，分别为A、B、C、D、E、F、G、H。在动态松弛过程中，建模软件会自动计算更新的节点位置，然后采用映射过程确定单胞周围周期性边界区域中的更新节点位置，即虚线区域中的节点位置。周期性边界区域为16个区域，分别为3个A"区域、3个B"区域、3个C"区域、3个D"区域以及E"、F"、G"、H"4个区域。区域A"、B"、C"、D"、E"、F"、G"、H"与A、B、C、D、E、F、G、H区域保持一致，是为了使边界条件相互对应，达到镶嵌条件。基于数字单元法建立织物拓扑单元后，根据纱线类型分别定义边界条件，如图2.9所示。纱线类型1为纬纱，纱线端部在Y方向上受约束，因此，纬纱的第一节点和最后节点分别在Y方向上受约束。纱线类型2为经纱，纱线在X方向上受约束，因此经纱的第一节点和最后一节点分别在X方向上受约束。图2.8边界条件的定义
重庆邮电大学硕士学位论文第2章三维正交机织物微观几何结构建模14图2.7三维正交拓扑结构2.2.2周期性边界条件定义周期性边界条件的定义如图2.8所示，图中绿色织物为单胞模型，虚线边框为附加的周期性边界条件。单胞的边界分为八个区域，分别为A、B、C、D、E、F、G、H。在动态松弛过程中，建模软件会自动计算更新的节点位置，然后采用映射过程确定单胞周围周期性边界区域中的更新节点位置，即虚线区域中的节点位置。周期性边界区域为16个区域，分别为3个A"区域、3个B"区域、3个C"区域、3个D"区域以及E"、F"、G"、H"4个区域。区域A"、B"、C"、D"、E"、F"、G"、H"与A、B、C、D、E、F、G、H区域保持一致，是为了使边界条件相互对应，达到镶嵌条件。基于数字单元法建立织物拓扑单元后，根据纱线类型分别定义边界条件，如图2.9所示。纱线类型1为纬纱，纱线端部在Y方向上受约束，因此，纬纱的第一节点和最后节点分别在Y方向上受约束。纱线类型2为经纱，纱线在X方向上受约束，因此经纱的第一节点和最后一节点分别在X方向上受约束。图2.8边界条件的定义
【参考文献】：
期刊论文
[1]纱线断裂功对经编织造性能的影响[J]. 张灵婕,缪旭红. 纺织学报. 2018(12)
[2]捆绑组织对三维正交机织复合材料拉伸性能的影响[J]. 王晓菲,曹海建,黄晓梅. 产业用纺织品. 2018(07)
[3]纱线卷绕系统恒张力模糊控制策略研究[J]. 曹薇. 现代纺织技术. 2018(02)
[4]三原组织织物拉伸力学性能有限元仿真[J]. 李瑛慧,谢春萍,刘新金. 纺织学报. 2017(11)
[5]纵向厚度渐变三维机织物经纱固结方式设计[J]. 韦鑫,沈兰萍,雷蕾. 现代纺织技术. 2017(06)
[6]三维机织复合材料单胞模型各向异性的有限元分析[J]. 冯古雨,曹海建,周红涛,卢雪峰,钱坤. 玻璃钢/复合材料. 2017(08)
[7]T字形三维机织物设计及其复合材料冲击性能分析[J]. 吕丽华,张雪飞,闫淑娟. 上海纺织科技. 2017(07)
[8]三维机织物织边造型工艺设计[J]. 董红坤,贺辛亥,钟鹏,渠志刚,邢圆圆. 纺织学报. 2017(04)
[9]基于TexGen的织物仿真建模及其应用方向[J]. 陈振,管江明,邢明杰. 棉纺织技术. 2016(11)
[10]柔性导向三维正交结构复合材料预制体建模研究[J]. 刘云志,单忠德,战丽,李志坤. 工程塑料应用. 2016(06)
本文编号：3228868
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