三维四向编织复合材料改进模型弹性性能计算

《三维四向编织复合材料改进模型弹性性能计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2014年1月北京航空航天大学学报January2014第40卷第1期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsVol·40No·1三维四向编织复合材料改进模型弹性性能计算刘振国商园春董阿鹏吕明云(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)摘要：针对三维四向编织复合材料，在改进的矩形截面单胞模型的基础上，考虑了相邻纤维束之间的界面粘结效应，推导了单胞的几何特性与编织2-_艺参数之间的数学关系，并且采用ANSYS软件建立了实体有限元模型，得到了

2、等效弹性性能参数；之后，分析了各工艺参数对弹性模量的影响规律．通过有限元计算的材料弹性性能常数与试验数据符合较好，较为真实地模拟了该材料的细观结构，对三维编织复合材料的设计和工艺具有一定的参考价值．关键词：三维四向；编织复合材料；矩形截面单胞；界面；有限元模型中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1001—5965(2014)01-00001-05Elasticpropertiescomputationforthree-·dimensionalandfour·-directionalbraidedcomposi

3、tesbasedonallimprovedmodeILiuZhenguoShangYuanchunDongApengLtiMingyun(SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Inordertostudythethree．dimensionalandfour—directionalbraidedcompositesonthebas

4、isofanimprovedunitcellmodelwithrectangularcross—section，therelationshipbetweenthegeometricpropertiesofthecellsandthebraidingparameterswerededucedwithconsideringtheeffectsofadhesivelayersbetweenad—jacentyarns．TheANSYSsoftwarewasusedtobuildafiniteelementmodel(FEM)

5、andobtainedequivalente·lasticperformanceparameters．Theeffectsofthemainprocessparametersontheelasticpropertiesweredis—cussed．Thecalculationresultsbythefiniteelementmodelcoincidewellwiththeexperimentaldata，whichcanrelativelytrulyreflectthemicro—structureofthismate

6、rial．Theyhavethecertainreferencevalueforthethree—dimensionalbraidedcompositesdesignandtechnology．Keywords：three—dimensionalandfour—directional；braidedcomposites；rectangularsection；adhesivelayers；finiteelementmodel(FEM)三维编织复合材料以整体编织预成型件作为增强材料，不需缝合和加工，具有明显的可设计性，且具

7、有较高的强度、刚度、较好的抗冲击性和耐烧蚀性等，因而受到工程界的普遍关注，特别是在航空航天等高科技技术领域得到了日益广泛的应用．有限元计算方法是进行三维编织复合材料细观分析的一种重要方式．文献[1]将纤维束和基体分别处理为梁元和杆元建立三维桁架结构有限元模型；文献[2]基于变分原理，用有限多相元法来预测三维编织复合材料的有效性能；文献[3]建立了有限元刚度预报模型；文献[4]还先后对三维编织复合材料的几何结构、物理性能和弹性模量的预测进行了论述，用非线性有限元对编织复合材料进行了数值仿真；文献[5]在等应力和等应变加权

8、平均模型基础上建立了三维编织复合材料新的单胞几何结构模型，并提出了等效有限元方法；文献[6]提出基于大单胞的有限元分析模型，仿真了编织复合材料单胞在各种受力状态下的应力场；文献[7]通过均匀化理论，采用非协收稿日期：2013-03—27；网络出版时间：2013--06-2414：34网络出版地址：www．cnki．net／kcra