在織物增強復(fù)合材料成型過程中,編織物增強體經(jīng)歷了從二維平面到三維幾何形狀的變化過程,呈現(xiàn)出非線性大變形以及強烈的各向異性等特點。成形后編織物的剪切變形程度會影響到樹脂的浸潤效果以及纖維含量,而纖維的取向可以影響到復(fù)合材料固化后的力學(xué)性能。已經(jīng)有實驗證明編織物雙拉耦合效應(yīng)和拉剪耦合效應(yīng)是存在的,但在工程應(yīng)用中為了計算方便經(jīng)常忽略耦合效應(yīng)。因此,為了建立更準確全面的本構(gòu)模型,本文通過理論分析、數(shù)值模擬以及實驗研究對平紋編織物的雙拉耦合效應(yīng)和拉剪耦合效應(yīng)及其在沖壓成形模擬中對預(yù)測結(jié)果的影響進行了系統(tǒng)的研究。本文的主要研究內(nèi)容和成果如下:根據(jù)雙軸拉伸實驗,在連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的基礎(chǔ)上針對平紋編織物建立了一個考慮雙拉耦合效應(yīng)的各向異性超彈性本構(gòu)模型。將應(yīng)變能解耦為考慮雙拉耦合效應(yīng)的拉伸能和純剪切能。詳細給出了應(yīng)變能密度函數(shù)中材料參數(shù)的確定方法。將該雙拉耦合模型嵌入到有限元程序中,實現(xiàn)指定雙拉比下的拉伸數(shù)值模擬。將模擬結(jié)果與雙拉實驗數(shù)據(jù)進行對比可知雙拉耦合模型可以描述編織物的各向異性非線性大變形以及雙拉耦合行為。最后將此耦合模型和非耦合模型都應(yīng)用到雙球沖壓成形的數(shù)值模擬中,通過改變壓邊力大小和編織布鋪設(shè)... 

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究的背景及意義
    1.2 纖維編織物力學(xué)行為的研究進展
        1.2.1 纖維編織物力學(xué)行為的實驗研究
        1.2.2 纖維編織物成形數(shù)值模擬的研究進展
    1.3 本文的研究內(nèi)容
第二章 編織物的非線性連續(xù)介質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)
    2.1 引言
    2.2 應(yīng)變度量
    2.3 應(yīng)力度量
    2.4 編織物各向異性超彈性本構(gòu)模型的一般形式
    2.5 本章小結(jié)
第三章 考慮雙拉耦合效應(yīng)的編織物超彈性力學(xué)本構(gòu)建模
    3.1 引言
    3.2 針對雙拉耦合效應(yīng)的編織物力學(xué)性能實驗
        3.2.1 雙軸拉伸實驗
        3.2.2 傳統(tǒng)的鏡框剪切實驗
    3.3 雙拉耦合本構(gòu)模型的建立及其驗證
        3.3.1 應(yīng)變能解耦
        3.3.2 雙拉耦合本構(gòu)模型的參數(shù)確定
        3.3.3 雙拉耦合本構(gòu)模型的驗證
    3.4 雙拉耦合效應(yīng)對編織物成形仿真的影響
        3.4.1 雙球沖壓有限元模型的建立
        3.4.2 雙拉耦合模型與非耦合模型模擬結(jié)果對比分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 考慮拉剪耦合效應(yīng)的編織物超彈性力學(xué)本構(gòu)建模
    4.1 引言
    4.2 針對拉剪耦合效應(yīng)的編織物力學(xué)性能實驗
        4.2.1可施加面內(nèi)拉伸張力的鏡框剪切實驗
        4.2.2 單軸拉伸實驗
    4.3 拉剪耦合本構(gòu)模型的建立及其驗證
        4.3.1 應(yīng)變能解耦
        4.3.2 拉剪耦合本構(gòu)模型參數(shù)的確定
        4.3.3 拉剪耦合本構(gòu)模型的驗證
    4.4 拉剪耦合效應(yīng)對編織物成形仿真的影響
        4.4.1 半球沖壓成形
        4.4.2 雙球沖壓成形
    4.5 本章小結(jié)
第五章 平紋編織物四面體沖壓成形實驗及數(shù)值模擬
    5.1 引言
    5.2 平紋編織物四面體沖壓成形實驗
        5.2.1 實驗材料
        5.2.2 實驗裝置
        5.2.3 實驗過程
        5.2.4 實驗結(jié)果
    5.3 平紋編織物四面體沖壓成形數(shù)值模擬
        5.3.1 0°/90°平紋編織物四面體沖壓仿真計算結(jié)果
        5.3.2 ±45°平紋編織物四面體沖壓仿真計算結(jié)果
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 工作展望
參考文獻
致謝
攻讀博士階段發(fā)表的文章和申請的專利


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]織物力學(xué)研究的新進展[J]. 張義同.  力學(xué)進展. 2003(02)
[3]受沿任意方向單向拉伸的織物的屈曲分析[J]. 張義同,徐家福.  應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2002(05)
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[8]碳纖維復(fù)合材料在民航飛機上的應(yīng)用淺析[J]. 梁春生.  科技展望. 2017(19)
[9]簾線/橡膠復(fù)合材料各向異性黏-超彈性本構(gòu)模型[J]. 黃小雙,彭雄奇,張必超.  力學(xué)學(xué)報. 2016(01)
[10]考慮雙拉耦合的復(fù)合材料編織物非正交本構(gòu)模型[J]. 張必超,彭雄奇,黃小雙.  應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2016(03)

碩士論文
[1]碳纖維編織物各向異性超彈性本構(gòu)建模及成形仿真研究[D]. 黃小雙.上海交通大學(xué) 2016



本文編號：3696063