三维四向编织复合材料的黏弹性能.pdf

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1、复舍材料报第29卷第2期4月2012年∞加叻5屁Vo1．29No．2April2012文章编号：1000—3851(2012)02—0167—05三维四向编织复合材料的黏弹性能袁欣，孙慧玉(南京航空航天大学航空宇航学院，南京210016)摘要：基于均匀化理论建立了预测具有微观周期性结构复合材料黏弹性能的力学模型。利用此模型并结合有限元法分别研究了纤维束和三维编织复合材料的黏弹性能。通过对计算结果的分析，给出了三维编织复合材料黏弹性能随工艺参数变化的规律。结果表明，三维编织复合材料编织方向的黏弹性效应随编织角的增大而增强，随纤维体积比的增

2、大而减弱，此规律与实验结论一致。关键词：三维编织复合材料；微观周期结构；均匀化；黏弹性能中图分类号：TB332；TB330．1文献标志码：AViscoelasticproperties0f3D4一directionalbraidedcompositesYUANXin，SUNHuiyu(CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Ahomogenization—basedme

3、chanicalmodelforpredictingtheviscoelasticpropertiesofcompositematerialswithperiodicmicrostructureswaspresented．Theviscoelasticpropertiesoffiberbundlesand3D4一directionalbraidedcompositeswereobtainedusingthismodelandthefiniteelementmethod，respectively．Basedonthenumericalre

4、sults，thevariationofviscoelasticpropertieswithprocessparameterswaspresented．Theresultsshowthatwiththeincreasingofbraidedangles，theviscoelasticpropertiesinthebraideddirectionincrease，andwiththeincreasingoffibervolumefractions，theviscoelasticpropertiesinthebraideddirection

5、decrease，whichagreewellwiththeexperimentresults．Keywords：3Dbraidedcomposites；periodicmicrostructures；homogenization；viscoelasticproperties三维编织复合材料是一种高性能纺织结构复合性能。但对其黏弹性能的理论研究却鲜有文献报材料，克服了传统层合板复合材料易分层的缺点，道。本文作者在前人工作的基础上，利用均匀化理提高了材料沿厚度方向的力学性能，因此在航空、论。建立了具有微观周期性结构复合材料黏弹性航天和军工

6、相关领域以及一些体育医疗用品方面有能的力学分析模型，进而研究三维编织复合材料的很大的应用前景。三维编织复合材料是由树脂与加黏弹性能以及工艺参数对黏弹性能的影响。强纤维复合而成，在使用过程中随着时间推移和温度变化会表现出明显的黏弹性质，出现蠕变和松弛1复合材料黏弹性能均匀化现象，严重影响材料的力学性能。因此，对三维编如图1所示，具有微观周期性结构的复合材料织复合材料黏弹性能的研究具有很大意义。是由微观结构在空间上重复堆积而成，其等温黏弹性本构方程和控制方程分别为近些年，随着三维编织复合材料在工程界的广泛应用，国内外学者对其刚度和强度性能进

7、行了大—j。G(卜r)矗))曲(1)量的研究[1。。]。李典森和李嘉禄等率先对三维编l(())(z，r)dxdr—I3u一I6tdF=0织复合材料蠕变性能进行了试验研究，结果表明，小编织角和大纤维体积比的材料具有更好的抗蠕变(2)收到初稿日期：2011—05—10；收到修改稿日期：2011—06—24；网络出版时间：201卜12-0118：13：2O网络出版地址：www．cnki．net／kcms／detail／11．1801．TB．20111201．1813．003．htmlDOI：CNKI：11—1801／TB．20111201．1

8、813．003基金项目：国家自然科学基金(10972101)通讯作者：孙慧玉，教授，主要从事复合材料结构力学的研究E—mail：hysun@nuaa．edu．cn袁欣，等：三维四向编织复合材料的黏弹性能和角