【摘要】：提出了一種考慮打緊工藝導(dǎo)致纖維束截面形狀沿其軌跡方向連續(xù)變化的三維四向編織復(fù)合材料改進(jìn)單胞模型,并用于宏觀彈性常數(shù)預(yù)測方法。首先,基于編織工藝過程分析,確定了單胞內(nèi)部的纖維束布局形式;然后,從幾何上推導(dǎo)了纖維束受擠壓部位的位置坐標(biāo),并假設(shè)纖維束在受擠壓前截面為圓形,受擠壓部位發(fā)生圓形到橢圓的過渡變化,導(dǎo)致纖維軌跡產(chǎn)生彎曲,建立了纖維束截面為圓形和橢圓連續(xù)變化的改進(jìn)單胞模型。通過該模型推導(dǎo)單胞編織參數(shù)和幾何尺寸的數(shù)學(xué)關(guān)系,由此得出的幾何特征數(shù)據(jù)與試件實(shí)測數(shù)據(jù)較為吻合,花節(jié)長度的預(yù)測值相對誤差小于4%,相比于不考慮纖維束擠壓變形的單胞模型更接近實(shí)際情況。最后,基于該改進(jìn)的單胞模型,預(yù)測了三維四向編織復(fù)合材料的宏觀彈性常數(shù),并進(jìn)一步研究了編織角和纖維體積分?jǐn)?shù)對彈性常數(shù)的影響規(guī)律。
[Abstract]:An improved unit cell model of three dimensional four direction braided composites considering the continuous variation of fiber beam cross section along its trajectory due to tightening process is proposed and applied to the prediction of macroscopic elastic constants. Firstly, based on the analysis of braiding process, the fiber bundle layout in the unit cell is determined. Then, the position coordinates of the extruded fiber bundle are derived from the geometry, and the section of the fiber bundle is assumed to be circular before being extruded. The transition from circle to ellipse occurs in the extruded position, which leads to the bending of fiber trajectory. An improved unit cell model with circular and elliptical continuous changes of fiber bundle section is established. The mathematical relationship between unit cell braiding parameters and geometric dimensions is derived by this model. The geometric characteristic data obtained from the model are in good agreement with the measured data. The relative error of the predicted value of flower node length is less than 4, which is closer to the actual situation than the unit cell model which does not take into account the extrusion deformation of fiber bundles. Finally, based on the improved unit cell model, the macroscopic elastic constants of three-dimensional four-direction braided composites are predicted, and the effects of braiding angle and fiber volume fraction on elastic constants are further studied.
【作者單位】： 北京航空航天大學(xué)能源與動力工程學(xué)院;航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)協(xié)同創(chuàng)新中心;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51675024;51305012;51375031) 航空科學(xué)基金(2014ZB51) 國防基礎(chǔ)科研計(jì)劃(B2120132006)
【分類號】：TB332

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 于平;周平;吳承偉;SEABROOKS L;;二維平紋編織復(fù)合材料壓縮力學(xué)行為研究[J];計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào);2008年02期

2 胡靖元;陳利陽;齊風(fēng)華;張毅;;編織復(fù)合材料低速沖擊響應(yīng)與破壞模式分析[J];工程與試驗(yàn);2013年02期

3 龐寶君,杜善義,韓杰才,王鐸;三維多向編織復(fù)合材料非線性本構(gòu)行為的細(xì)觀數(shù)值模擬[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2000年01期

4 龐寶君,曾濤,杜善義;三維多向編織復(fù)合材料有效彈性模量的細(xì)觀計(jì)算力學(xué)分析[J];計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào);2001年02期

5 姚學(xué)鋒,劉寧,簡龍輝,林碧森,金觀昌;編織復(fù)合材料的橫向沖擊力學(xué)行為研究[J];高科技纖維與應(yīng)用;2001年05期

6 劉寧,姚學(xué)鋒,陳俊達(dá),林碧森,金觀昌;編織復(fù)合材料的沖擊損傷與斷裂行為研究[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2002年02期

7 黃睿,袁慎芳,蔣云,陶寶祺;碳密封涂覆光纖在編織復(fù)合材料中的應(yīng)用[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2002年02期

8 何煌,唐國金,蔣志剛,王可晟;編織復(fù)合材料圓柱殼的蠕變屈曲分析[J];重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào);2003年04期

9 張文毅,姚振漢,姚學(xué)鋒,曹艷平;編織復(fù)合材料的一種數(shù)值模型[J];工程力學(xué);2004年03期

10 李向華,袁慎芳,王鑫偉,黃睿;編入光纖后的3-D編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的力學(xué)建模[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2004年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 姚學(xué)鋒;蔣小林;王麗宇;;用反射光彈性法研究編織復(fù)合材料的變形機(jī)理[A];復(fù)合材料的現(xiàn)狀與發(fā)展——第十一屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集[C];2000年

2 董偉鋒;肖軍;李勇;;2.5維編織復(fù)合材料的有限元模型與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[A];復(fù)合材料——基礎(chǔ)、創(chuàng)新、高效：第十四屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集（下）[C];2006年

3 王國軍;孫穎;李嘉祿;焦亞男;;碳/環(huán)氧三維多向編織復(fù)合材料超聲衰減實(shí)驗(yàn)研究[A];第十五屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];2008年

4 馬振杰;陳利;劉景艷;梁子青;李嘉祿;;三維多向編織復(fù)合材料的縱向壓縮性能研究[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

5 王軍;程小全;許延敏;酈正能;;平面編織復(fù)合材料單釘連接破壞分析研究[A];中國復(fù)合材料學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2005年

6 徐q;許希武;;三維五向編織復(fù)合材料力學(xué)性能的數(shù)值預(yù)測[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

7 李金超;陳利;;三維五向編織復(fù)合材料彈性性能的有限元分析[A];第十五屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];2008年

8 周原;俸翔;楊振宇;盧子興;;熱電比擬法在編織復(fù)合材料等效熱傳導(dǎo)系數(shù)預(yù)測中的應(yīng)用[A];復(fù)合材料：創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展(下冊)[C];2010年

9 劉振國;張海國;盧子興;李典森;;三維四向編織復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的研究[A];北京力學(xué)會第13屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2007年

10 曾濤;方岱寧;;三維四向編織復(fù)合材料非線性響應(yīng)及失效分析[A];首屆全國航空航天領(lǐng)域中的力學(xué)問題學(xué)術(shù)研討會論文集（下冊）[C];2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張典堂;三維五向編織復(fù)合材料全場力學(xué)響應(yīng)特性及細(xì)觀損傷分析[D];天津工業(yè)大學(xué);2016年

2 劉建;PTFE填充KEVLAR纖維編織復(fù)合材料摩擦學(xué)性能研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2016年

3 馬欣;三維編織復(fù)合材料健康監(jiān)測碳納米管線嵌入模型及特征的研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2017年

4 孫杰;編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與材料一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];南京航空航天大學(xué);2010年

5 方國東;三維四向碳/環(huán)氧編織復(fù)合材料積累損傷及失效分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

6 張芳芳;編織復(fù)合材料力學(xué)性能及熱物理性能預(yù)報(bào)研究[D];燕山大學(xué);2014年

7 嚴(yán)實(shí);三維四向編織復(fù)合材料的力學(xué)性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

8 姜黎黎;基于螺旋幾何模型的三維編織復(fù)合材料熱機(jī)械性能研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2013年

9 黃睿;三維編織復(fù)合材料性能及工藝的光纖測試技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2002年

10 黃小平;四向矩形編織復(fù)合材料幾何細(xì)觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2002年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 徐德f;三維六向編織復(fù)合材料力學(xué)性能及其參數(shù)反演分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 陳濤;平紋編織復(fù)合材料連接性能分析[D];南昌大學(xué);2015年

3 夏燕茂;二維編織復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能研究[D];河北科技大學(xué);2015年

4 張琳;三維編織復(fù)合材料熱傳導(dǎo)性能研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2016年

5 付成龍;碳纖維編織復(fù)合材料筋材的制備與性能分析[D];天津工業(yè)大學(xué);2016年

6 季樂;三維多層纏繞編織復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

7 柯常宜;二維二軸編織復(fù)合材料細(xì)觀幾何模型及拉伸模量研究[D];東華大學(xué);2017年

8 唐夢云;碳—芳綸混雜二維編織復(fù)合材料沖擊性能實(shí)驗(yàn)研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2017年

9 鄭園園;碳-芳綸混編三維編織復(fù)合材料拉伸性能實(shí)驗(yàn)研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2017年

10 董雷;編織復(fù)合材料接頭力學(xué)性能分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

，

本文編號：2201433