碳纖維編織增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料筒狀結(jié)構(gòu)的熱力耦合分析.pdf

1、碳纖維編織增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料是一種新興的復(fù)合材料，具有連續(xù)、完整的網(wǎng)鎖結(jié)構(gòu)，可以利用編織技術(shù)設(shè)計(jì)材料增強(qiáng)體結(jié)構(gòu)，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，克服了傳統(tǒng)復(fù)合材料易分層、層間強(qiáng)度差等缺點(diǎn)，并且具有良好的熱力學(xué)性能，因而在工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及有限元理論的進(jìn)步，以CAD/CAE軟件為研究平臺(tái)對(duì)編織型復(fù)合材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析成為了復(fù)合材料研究領(lǐng)域的一個(gè)重點(diǎn)。
　　本研究使用三維 CAD軟件為設(shè)計(jì)平臺(tái)，根據(jù)工程要求及材料特點(diǎn)，從設(shè)計(jì)材料

2、結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，在計(jì)算機(jī)上建立了具有獨(dú)特編織結(jié)構(gòu)的筒狀復(fù)合材料模型；使用商用有限元軟件 ABAQUS為分析平臺(tái)，導(dǎo)入分析模型并設(shè)置材料屬性、劃分并校核網(wǎng)格，建立了復(fù)合材料的有限元模型；對(duì)模型進(jìn)行了傳熱分析，得到了筒狀復(fù)合材料的溫度場(chǎng)分布，并根據(jù)傳熱學(xué)理論對(duì)溫度場(chǎng)分布進(jìn)行了分析驗(yàn)證；分別采用順序熱力耦合分析及直接熱力耦合的方法對(duì)模型進(jìn)行了熱力耦合分析，得到了模型在溫度載荷、拉伸面載荷共同作用下的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)分布，研究了碳纖維編織結(jié)構(gòu)及材

3、料屬性對(duì)復(fù)合材料性能的影響，并通過對(duì)比兩種不同的熱力耦合分析方式的計(jì)算結(jié)果及計(jì)算成本，找到了適合于筒狀樹脂基碳纖維編織體熱力耦合分析的方法和手段；最后通過導(dǎo)入熱力耦合分析完成后的網(wǎng)格部件，設(shè)置初始狀態(tài)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了不同分析過程間的數(shù)據(jù)傳遞和狀態(tài)繼承，得到載荷卸載過程的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)。
　　本文通過對(duì)碳纖維編織增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料筒狀結(jié)構(gòu)的熱力耦合分析，建立了一套對(duì)筒狀編織體結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到熱力耦合仿真分析通用的、有效的方法，該方法對(duì)工程