三维编织物轴向刚度和强度

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1、东华大学硕士学位论文三维编织物轴向刚度和强度姓名：杜以伟申请学位级别：硕士专业：纺织材料与纺织品设计指导教师：顾伯洪2002.12.1杰竺盔堂堡主堑塞竺堕奎．—————————!!—兰摘要、、f三维编织复合材料作为一种新型结构材料，具有许多无法替代的优点，但其复杂的细观结构决定了其力学性能预测的复杂性。本文采用纱线空间直线方程近似表征三维编织预型件细观结构，并采用力法和能量法预测三维编织预型件的轴向刚度和强度。这对解决三维编织复合材料相关力学问题具有t＼／7重要意义。，本文首先用分段直线近似四步法1×l编织物细观结构：在各纱组中选取一根用彩色示踪纱进行编织，编织物用火棉胶固化后，在一个

2、花节长度内用横切方法在示踪纱于编织物表面转折点处把编织物切成若干段，取得一系列横截面，用Quester立体显微视频系统拍摄横截面，在拍摄图像中得到横截面内示踪纱线中心点的平面坐标，结合各切片的厚度，形成示踪纱中心轴线空间坐标，用分段空间直线方程来描述示踪纱的空间轨迹。然后根据同一组中各纱线在纵坐标方向上的起始位置的不同，建立编织物中所有纱线轨迹的空间直线方程。基于三维编织预型件细观结构的数学表达，建立小、大变形下编织物与纱线之间的应变关系，提出在小拉伸变形和大拉伸变形下预测预测编织物轴向刚度和强度的力法和能量法的分析方法。本文对传统力法分析进行了改进，根据承载体的应变推导出对应的应力，

3、使之更适用于解决三维编织物的力学问题×能量法是根据能量守恒推导出编织物的能量平衡方程，结合小、大变形下编织物与纱线之间的应变关系以及最大应变准则，得到编织物载荷一应变关系。以前这两种方法主要用来解决二维平面纤维集合体的力学问题，还没有用于解决三维纤维集合体的力学问题。本文用这两种方法对6锭×6锭型和6锭×4锭型矩形截面编织物轴向刚度和强度进行预测并与试验结果比较，具有很好的～致性，利用该方法有可能在解决三维编织预型件的强度预测计算方面取得突破。关键词：三维编织预型件、NNN构,轴向刚度适垂i舅港腓≯国白强苁、查竺查堂堡主型塞生丝皇—————尘拦翌!垒丛UniaxialStiffness

4、andStrengthof3一DBraidedPreformsABS．IIRACTAs8newtypeofstructuralmaterial，three-dimensional(3-D)braidedcompositeshavemanyuniqueadvantages．Butitisdifficulttopredictthemechanicalprope或iesof3-Dbraidedcompositesbecauseoftheircomplexmicros仃uctures。Inthispaper,theyamspatialconfiguratiottof3-Dbraidedpref

5、orms(braids)andtheiraxialstiffnessaridaxialstreugthhavebeenstudiedfromapproachesofforceequilibriumandenergyconservationprinciple．Amathematicalmethodwasemployedtomodelthemierostructureof3-Dbraidedpreformsmanufacturedbythefour-stepl×1braidingtechnique，Accordingtothemovementtracesofyamcarriersonthe

6、braidnlgmachinebed，yarnsweredividedintodifferentgroups,inwhichtheyamshavesamespatialconfiguration．Inbraidingprocess，everygroupWaSarrangedatracingyam．Andthen,thebraidswerecutperpendiculartolongitudinald缸ee娥蘸thechangepointsoftracingyamonthesurfaceofpreforms．Wimthedigitalimageofthecross-section瓣瓣of

7、segments,aseriesof3-Dcoordinatesofthetracingyarnswereobtained．Thenspatiallinearsubsectionequationoftheyarnwasproposedtodescribei韬architecture．Theequationsofyamsins翱negrouphavethesamecoefficients．Theonlydifferenceamongistheon