三维织造层间增强的纤维棒复合材料细观结构模型及力学性能有限元模拟

编号 zgly0001496798

文献类型 期刊论文

文献题名 三维织造层间增强的纤维棒复合材料细观结构模型及力学性能有限元模拟

作者 单忠德  康怀镕  臧勇  刘丰 

作者单位 机械科学研究总院先进成形技术与装备国家重点实验室  北京科技大学机械工程学院 

母体文献 复合材料学报 

年卷期 2015年01期

年份 2015 

分类号 TB332 

关键词 纤维棒  织造复合材料  细观结构  弹性性能  有限元分析 

文摘内容 针对复合材料层间增强的需求,提出了一种三维织造层间增强的纤维棒复合材料几何结构,建立了0°/90°、45°/135°及0°/90°/45°/135°3种织造方案下的复合材料单胞有限元模型,该模型能较为真实地反映织造物内纤维束与纤维棒的交织特征。通过施加周期性位移边界条件,利用该模型采用有限元方法得到了3种织造方案下复合材料的等效弹性性能参数,讨论了复合材料弹性性能与织造方案和纱线填充因子的关系,分析了在单向拉伸载荷下3种织造方案单胞的细观应力场分布,制作了实体模型,进行了相关实验。结果表明:单胞有限元模型的模拟结果与实验结果吻合较好,织造复合材料各弹性常数对纱线填充因子变化的敏感度不同,不同织造方案的复合材料具有不同的力学性能特征,其主要影响因素为纤维束在复合材料内部的排列方式。给出了3种织造模型单胞的应力场分布,为三维织造层间增强的纤维棒复合材料的结构优化提供了依据。