三维正交机织复合材料弯曲疲劳损伤及演化数值研究.pdf

《三维正交机织复合材料弯曲疲劳损伤及演化数值研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、学校代码：10255学号：2110085三维正交机织复合材料弯曲疲劳损伤及演化数值研究NumericalModelingofBendingFatigueandDamageEvolutionofThree—dimensionalOrthogonalWovenComposites专业：纺织材料与纺织品设计姓名：汪金花导师：顾伯洪孙宝忠答辩日期：2014年1月东华大学学位论文原创性声日月l㈣删本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写

2、过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：力岔龟日期：加／争年，月侈日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保密口，在——年解密后适用本版权书。不保密·。学位论文作者签名：碍每如日期：加7妒年／月7毒日东华大学硕士研究生毕业论文三维

3、正交机织复合材料弯曲疲劳损伤及演化数值研究摘要三维正交机织物由两两互相垂直的经纱和纬纱在各自的平面内平铺排列，Z纱贯穿于织物的厚度方向并交错捆绑纬纱，整体性好。由三维正交机织物增强树脂形成的三维正交机织复合材料因而具有较高的面内刚度和强度及抵抗分层能力，可以用来制造各种结构的主要承载构件，被广泛的应用于航空航天、汽车等领域。复合材料在长期的使用过程中由于外力和环境的作用发生损伤和破坏，疲劳损伤为其主要破坏形式之一。本文结合三点弯曲疲劳实验和有限元分析研究三维正交机织复合材料在弯曲循环载荷下的结构效应与疲劳损伤。由三维正交机织复合材料三点弯曲准静态实验得到材料的最大失效应力和

4、最大挠度，在35％、40％、50％、60％、70％、80％及90％应力水平下对材料施加正弦波形式循环载荷，经弯曲疲劳测试得到材料的疲劳寿命(S-N)曲线及材料的破坏形态。基于三维正交机织物和复合材料试样结构及组分含量，沿纤维树脂复合纱线单胞一一纱线树脂单胞一一全尺寸三维实体模型，建立有限元分析模型。定义玻璃纤维纱线和树脂为弹塑性体，由滞后能准则控制材料破坏。根据弯曲疲劳实验情况对几何模型进行边界条件设置，以60％应力水平等效位移加载，计算得到材料的应力分布、能量吸收、刚度降解及破坏形态。对比实验与有限元结果，分析三维正交机织复东华大学硕士研究生毕!№论文摘要合材料特殊的结构

5、效应及循环载荷下的疲劳损伤特性。经实验和有限元研究，得到如下结论：(1)实验表明材料的疲劳寿命随着应力水平的下降而上升。试样卜表面的破坏面积随应力水平的下降而减小，下表面呈现与之相反的规律：(2)有限元模拟应力分析表明：应力随着循环次数的增加，出现退化趋势。沿材料厚度方向呈对称分布，对称面应力最小，向两边应力逐渐增大，对称位置靠上表面处受到的应力相较下表面更大。沿经纱长度方向，应力以加载位置为中心向两边传递，离加载位置越远，受力越小，产生的变形越小。(3)三维正交机织物增强体中经纱沿长度方向伸直的特殊结构，使得复合材料在经向弯曲疲劳加载过程中应力传递到更大区域，经纱为材料最

6、主要的承载和吸收能量部件，其力学性能的优劣直接决定三维正交机织复合材料的承载和抗疲劳性能；(4)实验与有限元损伤形态均表明三维正交机织复合材料的主要的破坏模式是纱线的断裂，主要出现在经纱上且主要集中于z纱通道处的经纱上。纬纱基本没有损伤，Z纱在加载处上下捆绑位置出现损伤。循环载荷作用下，材料中心产生剪切，致使损伤由z纱通道处经纱的损伤开始沿着经纱扩展，使得材料表面呈现三角形损伤区域。关键词：三维正交机织复合材料；三点弯曲疲劳；有限元分析；应力分布；刚度降解。东华大学硕士研究生毕业论文摘要NumericalModelingofBendingFatigueandDamageEv

7、olutionofThree—dimensionalOrthogonalWovenCompositesABSTRACTThree—dimensionalorthogonalwovenfabric(3DOWF)consistofwarpyarnsandweftyamswhichareparallelarrangedintheplane，Z—yambindingweftyamsthroughthicknessdirectionwithwhichkeepthehighintegrityofthematerial．This