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三维编织复合材料有效模量的计算

三维编织复合材料的模型是计算机辅助设计复合材料的基础 ,但是目前的研究还很不成熟。本文应用三维编织复合材料的单胞模型 ,应用有限  (本文共3页) 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
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三维编织复合材料的力学性能和尺寸效应研究

随着航空航天领域的迅猛发展,三维编织复合材料以其高比强、高比模和结构可设计性等特殊性能赋予了这类材料在航空航天领域的优势地位,并随着制备工艺、材料组分性能的不断发展,将在航空航天领域起到越来越重要的作用。由于材料的力学性能决定着其应用前景,因而要正确的认识其力学性能,但由于三维编织复合材料的力学性能受诸多因素的影响,如三维编织复合材料具有复杂的纤维构造、编织工艺参数、结构参数、预成型件的挤压变形、编织纱与基体的力学性能、切边状况、组分材料体积百分含量等诸多因素都影响编织材料的力学性能,加上编织复合材料较单向材料相比本身力学性能离散性就较大,尤其是强度性能的离散性。另外材料试件的几何尺寸效应、编织结构对材料应力应变关系以及强度的影响的研究都还处于探索阶段,仍需要进行大量的理论和实验研究来揭示三维编织材料的力学性能。因此本文针对三维编织细编穿刺碳/碳复合材料和三维四向碳/环氧编织复合材料进行了材料试件的尺寸效应和材料力学性能离散性的...  (本文共122页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
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基于均匀化理论非编织碳/碳复合材料力学性能数值研究

C/C复合材料作为理想的高温结构材料,其优异的高温性能和力学性能越来越受到重视,并在航空航天领域得到了广泛的应用。C/C复合材料的性能与纤维的类型、增强方向、编织方式以及基体碳的微观结构等因素密切相关。由于碳/碳复合材料制造周期长、成本高、工艺复杂,因而通过实验,分别测定它们的力学性能去进行方案的选优是不现实的。最合理的方法是对各种不同织物结构的C/C复合材料先进行理论预报,在理论上定性选定织物结构后,再投资进行材料的工艺优化研究,以节省投资和缩短研制周期,实现复合材料—设计—工艺—评价一体化。本文运用近年来倍受关注的均匀化理论,结合有限元法,对非编织C/C复合材料的宏观等效性能进行了数值预报,对细观结构应力进行了数值模拟与分析,得到了一些对该材料优化设计具有一定指导意义的结果。首先,本文以渐进展开均匀化理论为基础,将均匀化理论与有限元相结合,建立了用来预测非编织C/C复合材料等效弹性参数的均匀化有限元方程,实现了宏细观的有效结...  (本文共73页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
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基于均匀化理论的三维编织复合材料宏细观力学性能的数值模拟

本文首先从三维编织工艺——四步法入手,分析纱线的空间位置,用曲线模拟纱线的路径以形成较精确的三维四向编织复合材料的宏观预制件模型,然后采用合理的单胞划分的方法,对宏观模型进行剖分得到内胞、面胞和角胞三种细观单胞模型。通过对细观几何模型的分析,得到了三维四向编织复合材料细观结构的分布规律,还可得到常用细观几何参数和工艺参数的计算公式。在对三维编织复合材料刚度性能的分析过程中,以基于小参数渐近展开和多尺度摄动方法的均匀化理论为理论基础,用虚位移原理导出了等效弹性模量的均匀化列式及其有限元求解方程,从而通过细观和宏观有限元的数值分析方法预测了三维四向编织复合材料的等效弹性模量,预测结果与实验结果较为吻合。同时,还深入讨论分析了编织角、纤维体积分数等工艺参数对等效弹性模量的影响,得到了一些十分有益的规律和结论。然后,通过均匀化理论和有限元分析相结合的方法,对三维编织复合材料在单向拉伸和三点弯曲情况下的细观应力进行了数值模拟,应力模拟过程...  (本文共123页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
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含随机缺陷三维编织复合材料有效性能研究

三维编织复合材料具有比普通层合板复合材料更为优良的力学性能,如抗剪切和抗损伤等。自产生以来在国防领域和社会生活中得到非常广泛的应用,应用的广泛促进了各国的研究人员投入大量精力去研究三维编织复合材料。尽管如此三维编织复合材料还有很多问题值得研究。本文针对一种三维编织复合材料提取该材料的单胞模型,建立有限元模型,应用基于非均匀单元有限元法计算了该单胞的有效力学性能。本文研究了一种含随机缺陷的三维编织材料的有效力学性能。本文首先提取了该三维编织复合材料的单胞模型,并采用基于非均匀单元的有限元方法计算了该材料单胞的模量和泊松比等有效力学性能参数,并与用相同方法得出的不含缺陷情况的编织材料的有效力学性能进行了比较。结果表明,本文采用的方法对于具有复杂材料分布特征且含有缺陷的三维编织复合材料的力学性能分析非常有效。数值计算结果说明,三维编织材料中的缺陷使得材料整体的力学属性有一定的降低,但是缺陷对各有效力学属性分量的影响程度不同。本文还研究...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
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含裂纹的三维四向编织复合材料的力学性能研究

三维编织复合材料由于具有一系列无法替代的优点,被广泛地应用于航空、航天等高科技领域。对于三维编织复合材料力学性能的研究是一个十分重要的问题。目前,对三维编织复合材料力学性能的研究还处于初步阶段,还有许多问题需要进一步研究。本文从刚度方面对含初始裂纹的三维四向编织复合材料进行了理论和数值研究。第一章阐述了本文的选题目的和意义,并从刚度方向对三维编织复合材料力学问题的研究现状进行了综述。第二章介绍了本文所用到的基本理论,其中包括三个方面,第一是包括二步法和四步法在内的编织预成型技术;第二是定域变分原理;第三是最小余能原理。第三章和第四章分别提出了一种用于预报含周期性边界裂纹和周期性内部裂纹的三维四向编织复合材料有效弹性模量的层合板模型。利用刚度平均化的方法,在考虑材料的细观结构情况下建立了含周期性边界裂纹和周期性内部裂纹的三维四向编织复合材料的力学模型,根据最小余能原理推导了编织复合材料代表性单元应力分量的表达式,采用Hashin均...  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>