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.pdf

1、為了更加合理有效地運(yùn)用二維二軸編織鋪層復(fù)合材料，需要模擬計(jì)算二維二軸編織鋪層復(fù)合材料的各項(xiàng)具體拉伸性能指標(biāo)，為此本文通過(guò)分析編織復(fù)合材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征，建立一套工程實(shí)用的二維二軸編織鋪層復(fù)合材料單層和多層的細(xì)觀幾何結(jié)構(gòu)模型和等效力學(xué)模型，并提出一套多層編織鋪層復(fù)合材料拉伸模量的數(shù)值計(jì)算方法。最后結(jié)合拉伸斷裂圖像和拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析復(fù)合材料拉伸斷裂機(jī)理，通過(guò)研究二維二軸編織鋪層復(fù)合材料拉伸斷裂性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，總結(jié)出編織復(fù)合材料的拉伸斷裂規(guī)

2、律，進(jìn)而更好地應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。
　　本課題研究借鑒前人對(duì)復(fù)合材料研究的理論基礎(chǔ)?？紤]到纖維屈曲是其模量損失的根本原因，結(jié)合實(shí)際編織復(fù)合材料的紗束橫截面形態(tài)和屈曲起伏結(jié)構(gòu)，還有編織工藝和固化工藝影響因素。提出模量損失等效觀點(diǎn)，并建立二維二軸2×2編織結(jié)構(gòu)組織單胞模型，纖維紗束起伏屈曲細(xì)觀幾何模型和相對(duì)應(yīng)的等效力學(xué)模型。根據(jù)假設(shè)模型給出具體的數(shù)值計(jì)算方法。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：由本文提出的屈曲損失模型和等效力學(xué)模型計(jì)算得出的有效模量數(shù)值高于目

3、前文獻(xiàn)計(jì)算精度，并且操作更簡(jiǎn)單。
　　對(duì)于編織復(fù)合材料面內(nèi)拉伸模量，參照分析前人的相關(guān)處理方法，本課題結(jié)合實(shí)際編織復(fù)合材料面內(nèi)幾何特征，考慮到實(shí)際的生產(chǎn)使用條件，假設(shè)等效編織復(fù)合材料為斜交對(duì)稱鋪層復(fù)合材料，應(yīng)用其相關(guān)理論和方法，進(jìn)行合理地面內(nèi)正軸-偏軸轉(zhuǎn)換，最終處理得到編織復(fù)合材料面內(nèi)偏軸方向的有效拉伸模量數(shù)值。
　　關(guān)于多層編織鋪層復(fù)合材料，觀察多層鋪層間的幾何結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)建立多彈簧并聯(lián)模型，并根據(jù)力學(xué)模型推導(dǎo)出具體

4、拉伸模量的數(shù)值計(jì)算方法，該方法簡(jiǎn)單易操作。最終實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果表明：在拉伸模量數(shù)值變化趨勢(shì)上計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值一致。具體數(shù)值結(jié)果上也吻合很好，表明假設(shè)模型的合理性和計(jì)算方法的有效性。
　　對(duì)于編織鋪層復(fù)合材料拉伸斷裂機(jī)理，本課題結(jié)合實(shí)際拉伸數(shù)據(jù)和具體拉伸試樣斷裂破壞方式。分析階段性拉伸斷裂過(guò)程復(fù)合材料試樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，針對(duì)非常規(guī)破壞方式，結(jié)合具體試樣給出了分析，對(duì)拉伸斷裂破壞的一般性方式給出了較為客觀的闡述，并分析了相關(guān)斷裂破壞機(jī)理，為