多轴向经编织物增强复合材料有限元建模.pdf

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1、针织技术2014年第4期针织工多轴向经编织物增强复合材料有限元建模张发．万玉敏(东华大学纺织学院，上海201620)摘要：以地组织为开口编链的±45o多轴向织物增强复合材料为例，基于NURBS曲线和曲面方法结合单胞思路．借助于三维绘图软件CATIA建立多轴向经编针织物的三维实体细观结构模型把建好的多轴向经编织物和树脂基体导入有限元软件ABAQUS进行前处理网格划分通过检测复合材料细观结构模型的网格质量．发现该模型没有错误网格．质量偏低的网格只存在于基体且只占网格总数的1．16％结合ABAQUS求解器计算得到复合材料各部分的应力场云图结果

2、表明．该有限元几何模型既能有效地实现多轴向经编织物的5-维形态仿真．又可以满足有限元数值分析对模型建立的要求．为该类材料的优化设计及其力学性能分析提供一种有效的分析方法关键词：经编；多轴向；复合材料；有限元；建模中图分类号：TS184．1+11文献标志码：A文章编号：1000—4033(2014)04—0023—04NumericalModelofMulti-axialWarp-KnittedFabricReinforcedCompositesZhangFa，WanYumin(CollegeofTextiles，DonghuaUnive

3、rsity，Shanghai201620，China)Abstract：Inthispaper，thethree—dimensional(3D)microstructuremodelofthe士45。multi—axialwarp-knittedreinforcedcompositeswiththegroundstructureofopenchainwasestablishedbyusingthe3DgraphingsoftwareCATIA．Inthismodel，theNURBScurveandcurvesurfacemethodc

4、ombiningwithunit-cellmethodwereadopted．Theestablishedmuhiaxialwarp—knittedfabricandtheresinmatrixwereimportedtothefiniteelementsoftwareABAQUSformeshing．Throughthemeshqualitydetectionforthefiniteelementmodel，noerrorwasfound．Thelowqualitymeshesonlyexistedinthematrixandacco

5、untedfor1．16％ofthetotalnumberofmeshes．ThestressfieldnephogramofeachpartofthecompositeswascalculatedusingABAQUSsolve／'．Theresultsshowthatthefi—niteelementmodelcannotonlyrealizethe3Dshapesimulationofthemulti-axialwarp—knittedfabriceffectively，butalsomeettherequirementsofth

6、efiniteelementnumericalanalysisformodeling．Furthermore，itprovidesaneffectiveanalysismethodfortheoptimizationdesignofthematerialsandmechanicalpropertiesanalysis．Keywords：Warp—Knitted；Multi-axial；Composite；FiniteElement(FE)；Model多轴向经编针织物是一种特经编针织线圈则起捆绑经纬纱使于针织物线圈空间轨迹的复杂性．殊的经

7、编组织结构．是通过在地组织物成为整体的作用以这种织物目前国内外对针织物及其三维结织的横纵方向衬入经纱和纬纱编作为增强体制备的复合材料广泛构的力学数值分析常常基于均匀织而成的⋯由于衬入的经纬纱一应用于风力发电、航空航天等领化方法然而．这种方法只能对复般为刚度和强度较大的高性能连域。合材料的力学性能做简单预测．对续纤维．该增强纱处于伸直状态．多轴向经编技术是一种新型、复合材料各个组分在不同受力情从而能够充分利用其力学性能而高效的预成形体编织技术l2但由况下的力学响应及破坏模式很难基金项目：国家自然科学基金项目(11272087)；东华大学优

8、秀博士创新基金(22320131—28)。作者简介：张发(1986一)，男，博士生。主要从事纺织复合材料在工程中的应用研究。·23．针但工丛。2014年第4期针织技术后．两者的刚度则非常接近．分别此种结构内