三維六向編織復合材料力學性能研究.pdf

1、三維編織復合材料除了具有傳統(tǒng)復合材料的高比強、高比模的優(yōu)點之外,其在剪切強度、抗沖擊損傷、結(jié)構(gòu)可設(shè)計性和整體異型性等方面也有突出表現(xiàn),因而在航空、航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。目前,關(guān)于三維編織復合材料力學性能的研究工作主要是針對三維四向和五向編織復合材料,對三維六向編織復合材料力學性能的研究還很不充分。相比于三維四向和五向編織復合材料,三維六向編織復合材料因具有更強的可設(shè)計性和面內(nèi)性能,而被越來越多的用于航天器設(shè)計上。針對三維六向編織T7

2、00/TDE-86復合材料,本文從材料剛度、強度、低速沖擊和沖擊后壓縮等力學性能進行了實驗、理論和數(shù)值分析。
　　第一章從材料剛度、強度、低速沖擊和沖擊后壓縮四個方面對三維編織復合材料力學性能的研究進展進行了綜述,對課題背景及本文選題的目的和意義進行了闡述。
　　第二章從實驗角度對不同編織角和不同纖維體積含量的三維六向編織T700/TDE-86復合材料沿編織成型方向的拉伸力學性能進行了研究。獲得了三維六向編織復合材料在拉伸載

3、荷作用下的主要力學性能參數(shù),分析了編織角和纖維體積含量對三維六向編織復合材料縱向拉伸力學性能的影響,并對其在拉伸載荷作用下的斷口形貌和破壞模式進行了分析。
　　第三章對三維六向編織復合材料的等效彈性性能進行了理論和數(shù)值預報。首先,利用剛度平均化方法,在考慮材料細觀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立了三維六向編織復合材料的層合板模型,推導了三維六向編織復合材料代表性體積單元應(yīng)力分量的表達式,采用Hashin均勻化理論對三維六向編織復合材料的縱向有效彈

4、性模量進行了理論預報。然后,將有限元技術(shù)與細觀力學理論相結(jié)合,建立了三維六向編織復合材料的單胞模型,并利用數(shù)值方法對三維六向編織復合材料沿編織成型方向的有效彈性模量進行了預報。并將理論和數(shù)值預報結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行了比較,分析了誤差產(chǎn)生的原因。
　　第四章在本文建立的三維六向編織復合材料單胞模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)等應(yīng)變假設(shè)和最大應(yīng)力失效準則,建立了預報三維六向編織復合材料沿編織成型方向的拉伸強度的有限元模型,對三維六向編織復合材料的拉伸

5、強度進行了數(shù)值預報。討論了編織角和纖維體積含量對三維六向編織復合材料拉伸強度的影響,并將數(shù)值預報結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行了對比,分析了誤差產(chǎn)生的原因。
　　第五章從實驗和數(shù)值角度對三維六向編織復合材料的低速沖擊力學性能進行了研究。分析了不同沖擊能量、不同編織角和不同纖維體積含量下三維六向編織復合材料的低速沖擊響應(yīng)。采用ANSYS/LS-DYNA有限元軟件,對在不同沖擊能量、不同編織角和不同纖維體積含量下三維六向編織復合材料的低速沖擊過程