三維編織復合材料的彈性性能預測


2.35萬字 51頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要 三維編織復合材料通過采用了三維整體編織技術(shù)，使得纖維束在空間彼此交織在一起，構(gòu)成一個完整的預制件，并將此預制件進行復合固化形成最終的復合材料制件，這在根本上克服了傳統(tǒng)復合材料層間強度低、易分層的弊端，并且由于其比重小、比強度高、耐腐蝕、抗沖擊能力及抗損傷能力強，這對于飛機等減輕自身的重量并且還能有更高的強度有著很好的幫助，這也是其能夠在航空航天、建筑行業(yè)、船舶行業(yè)、體育用品、醫(yī)療衛(wèi)生等方面得到有效的利用的原因。但是，三維編織復合材料在其宏觀構(gòu)造方面顯現(xiàn)的十分的復雜，如果直接對復合材料的宏觀結(jié)構(gòu)進行分析，難度實在太大，不過三維編織復合材料的細觀結(jié)構(gòu)有著良好的周期性，故目前的研究普遍基于分析周期性單胞從而獲得整體結(jié)構(gòu)的力學性能。本文主要從三維編織復合材料的細觀構(gòu)造入手分析單胞模型的應力應變情況并且預測了材料的彈性性能，主要做了如下工作：
（1）本文對于ABAQUS軟件的各個模塊進行了一一介紹，包括其建模方法、網(wǎng)格劃分、邊界條件施加、后處理等等，這對于本文后續(xù)工作中對于單胞模型在ABAQUS軟件平臺中的計算有很大的幫助。
（2）本文建立三維四向編織復合材料的單胞幾何模型，采取細觀有限元方法，施加周期性邊界條件，基于ABAQUS軟件平臺，進行材料的彈性性能預測。結(jié)果表明：經(jīng)過有限元方法計算得到的三維編織復合材料的等效彈性常數(shù)與理論值是吻合的，從而也證明了本文所選用的模型是有效的。
（3）本文還分析了單胞幾何模型的應力應變分布，分析表明：在各載荷作用下，纖維束應力均明顯大于基體應力，同時，纖維束與基體的接觸面應力集中現(xiàn)象顯著，特別是位于纖維束交錯區(qū)域的基體。


關(guān)鍵詞：三維編織 復合材料 單胞模型 彈性性能 細觀有限元模型


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