三維四向編織復合材料的力學性能研究.pdf

1、三維編織復合材料以其諸多的優(yōu)良性能，被廣泛地應(yīng)用于航空、航天等高科技領(lǐng)域。三維編織復合材料力學性能的研究是一個十分重要的問題，直接關(guān)系到這種材料在工程中的應(yīng)用。目前，對三維編織復合材料力學行為的研究還處于初級階段，還有許多問題需要進一步研究。本文針對三維四向碳/環(huán)氧編織復合材料，從損傷機制、剛度預報和強度分析三個方面進行了實驗、理論和數(shù)值分析。
　　第一章介紹了編織復合材料的發(fā)展過程，從實驗表征、損傷檢測、剛度預報和強度分析幾個方

2、面對三維編織復合材料力學性能的研究現(xiàn)狀進行了綜述，并闡述了本文的選題目的和意義。
　　第二章對三維四向碳/環(huán)氧編織復合材料的力學性能進行了實驗研究。一方面，通過拉伸實驗，得到了三維編織復合材料在拉伸載荷作用下的力學性能，包括剛度、強度和泊松比。同時，分析了其斷口形貌和破壞模式。另一方面，用專門設(shè)計的壓縮卡具進行壓縮實驗，得到了相應(yīng)的力學性能參數(shù)，并分析了不同編織工藝參數(shù)下試件的斷口形貌和破壞模式。
　　第三章用聲發(fā)射無損檢測

3、技術(shù)對三維編織復合材料的損傷過程進行了分析。利用試件拉伸和壓縮過程中采集到的聲發(fā)射信號特征參數(shù)，采用多參數(shù)歷程圖分析法，并結(jié)合載荷－位移曲線，從宏觀角度描述了三維編織復合材料拉伸和壓縮的損傷發(fā)展過程，揭示了三維編織復合材料拉伸和壓縮過程中的損傷發(fā)展和演化規(guī)律。通過對三維編織復合材料拉伸和壓縮聲發(fā)射信號的頻譜分析，得出了不同類型損傷的頻譜特性，在細觀上研究了三維編織復合材料拉伸和壓縮的損傷機理。
　　根據(jù)三維四向編織復合材料的結(jié)構(gòu)特

4、點，第四章提出了一種預報三維四向編織復合材料有效彈性模量的剛度體平均三胞模型。模型中把整體結(jié)構(gòu)劃分為內(nèi)部單胞、表面單胞和角單胞三種類型的子單元。考慮空間纖維束的相互扭結(jié)和擠壓而造成的纖維束的彎曲和截面變形，針對每種類型的子單元，建立了相應(yīng)的幾何分析模型。基于剛度體平均方法，建立了相應(yīng)的剛度預報模型，得到了三維編織復合材料的有效彈性常數(shù)，預報結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)比較吻合。
　　第五章將有限元方法與細觀力學理論相結(jié)合，根據(jù)復合材料的細觀結(jié)構(gòu)