為對三維編織復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行模擬預(yù)測分析,采用一種多尺度和細(xì)觀結(jié)構(gòu)結(jié)合的方法,建立三維編織復(fù)合材料的等效拼接組合模型,進(jìn)一步揭示編織復(fù)合材料在微觀結(jié)構(gòu)水平下的沖擊損傷演化、裂紋擴(kuò)展和能量吸收。設(shè)計制備三維四向和三維五向2種編織結(jié)構(gòu)的碳/環(huán)氧樹脂三維編織復(fù)合材料,根據(jù)編織參數(shù)建立等效拼接組合模型;通過落錘式?jīng)_擊試驗(yàn)儀結(jié)合高速攝影系統(tǒng)記錄2種編織復(fù)合材料在低速沖擊下的斷裂行為,與等效拼接組合模型在有限元數(shù)值模擬結(jié)果相對比,驗(yàn)證等效拼接組合模型的有效性。模擬結(jié)果表明,相同的體積分?jǐn)?shù)下軸紗表現(xiàn)出最高的能量吸收,由于軸紗的存在,三維五向編織復(fù)合材料的抗裂性和裂紋擴(kuò)展性優(yōu)于三維四向編織復(fù)合材料。 

【文章來源】：紡織學(xué)報. 2020年10期 第67-73頁 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

紗線分層圖解

圖2 紗線分層圖解中尺度單胞模型的工程常數(shù)列于表2中。使用內(nèi)單胞、面單胞和角單胞進(jìn)一步計算宏觀模型的機(jī)械性質(zhì)。內(nèi)單胞的纖維體積分?jǐn)?shù)為71.28%(三維四向)、73.63%(三維五向)，面單胞的纖維體積分?jǐn)?shù)為26.73%(三維四向)，24.54%(三維五向)。然而，2種編織結(jié)構(gòu)模型角單胞的纖維體積分?jǐn)?shù)僅占整個模型的1.83%和1.99%，可忽略不計。因此，可使用內(nèi)單胞和面單胞來表示整個編織結(jié)構(gòu)。

為提高仿真效率，本文建立了三維編織復(fù)合材料的等效拼接組合模型(ECM)，如圖4所示。模型由2部分組成:一個是圍繞沖擊區(qū)域的三維編織復(fù)合材料的全尺寸結(jié)構(gòu);另一個是沒有紗線結(jié)構(gòu)的宏觀結(jié)構(gòu)模型。圖中模型圖表示編織結(jié)構(gòu)預(yù)制件的細(xì)觀結(jié)構(gòu)。編織紗線和軸向紗線的橫截面由六邊形和四邊形組成，這是由編織復(fù)合材料中紗線的擠壓狀態(tài)引起的。對于三維編織復(fù)合材料樣品中除去沖擊區(qū)域的周圍部件，在沖擊實(shí)驗(yàn)期間沒有損壞且?guī)缀鯖]有變形。因此，可使用宏觀模型來模擬非沖擊區(qū)域部分，同時在沖擊區(qū)域周圍的組件被建模為全尺寸結(jié)構(gòu)模型。通過共享節(jié)點(diǎn)技術(shù)合并了2個組件，即細(xì)觀結(jié)構(gòu)模型和宏觀結(jié)構(gòu)模型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在界面處采用相同的節(jié)點(diǎn)，以確保能量分布和應(yīng)力波的平穩(wěn)傳遞。2.3 沖擊實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2905713