三維面芯四向編織復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能研究.pdf

1、三維編織復(fù)合材料具有良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性、優(yōu)越的機(jī)械性能、較高的性價(jià)比和很強(qiáng)的仿形能力。因此，三維編織復(fù)合材料作為一種結(jié)構(gòu)材料受到廣泛的關(guān)注，并已在航空、航天、生物醫(yī)學(xué)工程以及汽車工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
　　三維面芯四向編織復(fù)合材料是在普通三維編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上提出的新型結(jié)構(gòu)材料，它既具有普通三維編織復(fù)合材料的性能特點(diǎn)，又有著自身性能上的優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)新材料的應(yīng)用中將起到至關(guān)重要的作用。為了更加有效的設(shè)計(jì)和使用三維面芯四向編織

2、復(fù)合材料，需對(duì)它們的真實(shí)細(xì)觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能進(jìn)行深入的研究。
　　本文對(duì)三維面芯四向編織復(fù)合材料提出了一種單胞劃分方法，并建立其細(xì)觀幾何模型和有限元模型；根據(jù)所建立的模型采用剛度平均法和有限元法預(yù)測(cè)了其力學(xué)性能，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析。主要研究?jī)?nèi)容可分為以下三個(gè)部分：
　　第一、根據(jù)紗線的編織原理，建立了一種三維面芯四向編織復(fù)合材料力學(xué)模型，用體積平均化的方法分析了三維面芯四向編織復(fù)合材料的彈性性能。并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，

3、驗(yàn)證分析模型和分析方法的合理性。
　　第二、建立三維面芯四向編織復(fù)合材料的單胞有限元模型，并施加用周期性邊界條件以保證單胞邊界面的應(yīng)力連續(xù)和位移連續(xù)。分別采用最大主應(yīng)力準(zhǔn)則和蔡-吳張量準(zhǔn)則判斷基體和纖維材料的失效模式，并通過(guò)用戶自定義材料（User-defined material，UMAT）子程序?qū)崿F(xiàn)損傷單元的剛度折減，模擬拉伸工況下的損傷過(guò)程，預(yù)測(cè)材料的拉伸強(qiáng)度。
　　第三、研究三維面芯四向編織復(fù)合材料的RTM成型工藝，