三維編織復(fù)合材料的單向拉伸損傷分析

2.2萬字 47頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


目 錄
第一章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 國內(nèi)外三維編織復(fù)合材料研究進(jìn)展 2
1.2.1細(xì)觀幾何模型研究 2
1.2.2強(qiáng)度性能研究 4
1.3本文的研究目的和意義 6
1.4本文研究的主要內(nèi)容 7
1.5經(jīng)濟(jì)可行性分析 8
1.6小結(jié) 8
第二章ABAQUS軟件介紹及實(shí)例模擬 9
2.1引言 9
2.2 ABAQUS軟件總體介紹..........................................................................9
2.3 ABAQUS主要模塊..................................................................................9
2.4結(jié)構(gòu)模態(tài)分析詳解 10
2.4.1動(dòng)力學(xué)分析概述 10
2.4.2動(dòng)力學(xué)有限元法的基本原理 11
2.4.2.1模態(tài)和固有頻率 11
2.4.2.2振型的疊加 12
2.4.2.3阻尼的設(shè)定 12
2.4.3模態(tài)分析概述 13
2.4.4有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析 14
2.5實(shí)例分析——薄殼零件結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析 14
2.5.1問題描述 14
2.5.2問題分析 15
2.5.3創(chuàng)建部件 15
2.5.4創(chuàng)建材料和截面屬性 16
2.5.5定義裝配件 16

2.5.6設(shè)置分析步和歷史輸出量 17
2.5.7定義載荷和邊界條件 17
2.5.8劃分網(wǎng)格 18
2.5.9結(jié)果分析 19
2.5.10后處理 19
2.6小結(jié) 21
第三章 細(xì)觀模型介紹及損傷本構(gòu)模型 22
3.1引言 22
3.2細(xì)觀有限元模型 22
3.2.1三維四向編織復(fù)合材料單胞幾何模型 22
3.2.2周期性邊界條件 23
3.2.3單胞網(wǎng)格劃分 25
3.3含損傷組分材料本構(gòu)關(guān)系 26
3.4損傷準(zhǔn)則 27
3.5材料性能退化方案及分析流程 28
3.6小結(jié) 30
第四章 三維編織復(fù)合材料單向拉伸損傷模擬及強(qiáng)度預(yù)測 31
4.1引言 31
4.2有限元數(shù)值分析與討論 31
4.2.1應(yīng)力-應(yīng)變分析 32
4.2.2損傷擴(kuò)展分析 33
4.3小結(jié) 35
第五章 結(jié)論與展望 36
5.1 結(jié)論 36
5.2未來展望 37
致謝 38
參考文獻(xiàn) 39


摘要 三維編織復(fù)合材料是一種逐漸開始流行的復(fù)合材料，它是人們把兩種技術(shù)聯(lián)合在一起即編織技術(shù)和復(fù)合材料技術(shù)，最終形成的一種高性能材料。所以，三維編織復(fù)合材料擁有比重小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、抗沖擊能力及抗損傷能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。因此，對于航空航天領(lǐng)域，它擁有自身構(gòu)造的減重性和承載性能良好的特點(diǎn)，已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用，并且有非常高的潛力，也能夠在航空航天、建筑行業(yè)、船舶行業(yè)、機(jī)械行業(yè)、體育用品、醫(yī)療衛(wèi)生等方面得到有效的利用。當(dāng)前，有關(guān)于材料強(qiáng)度預(yù)測和損傷模擬分析的研究情況還比較少，對于這種情況還應(yīng)該繼續(xù)做進(jìn)一步的探索研究。本文的主題是對三維編織復(fù)合材料的單向拉伸損傷的情況進(jìn)行分析和探究，同時(shí)還預(yù)測了它的強(qiáng)度性能，主要做了如下內(nèi)容：
（1）本文介紹了三維編織復(fù)合材料的相關(guān)情況以及國內(nèi)外的研究。
（2）本文詳細(xì)地對ABAQUS軟件進(jìn)行了了解和介紹，包括其建模方法、網(wǎng)格劃分、邊界條件施加、后處理等等運(yùn)用，這對于我們后面針對損傷分析的計(jì)算具有非常大的幫助。
（3）本文的主題是對三維四向編織復(fù)合材料的單向拉伸損傷的情況進(jìn)行分析和探究，根據(jù)ABAQUS平臺(tái)，模擬了損傷的情況，預(yù)測了強(qiáng)度性能。最后，預(yù)測的模擬情況與試驗(yàn)結(jié)果在大體情況上相吻合。
（4）本文還完成了對材料損傷模型的應(yīng)力應(yīng)變分布的探究，分析表明：在應(yīng)變達(dá)到損傷之前，我們可以得出應(yīng)力應(yīng)變曲線一直保持著良好的線性關(guān)系。如果發(fā)生局部損傷的情況對于宏觀應(yīng)力應(yīng)變曲線的影響并不大，但在損傷累積到一定程度以后，曲線開始呈現(xiàn)非線性，最終材料的損壞是由于損傷不斷的產(chǎn)生而導(dǎo)致。


關(guān)鍵詞：三維編織，復(fù)合材料，強(qiáng)度性能，損傷模擬，單向拉伸