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题目:三维编织复合材料相关力学性能的研究

关键词:三维编织,复合材料,单胞,力学性能,有限元,强度,失效准则,等效夹杂,弯曲模量

  摘要

三维编织复合材料克服了传统的层板复合材料易分层、开裂敏感和损伤扩展快,横向强度低的缺点,具有优良的结构可设计性、整体性、较高的强度和刚度、较好的抗冲击性、耐烧蚀性等优点,因而,在航空、航天以及交通、建筑、体育用品和医疗器械等方面得到日益广泛的应用。根据三维编织复合材料的编织过程以及其内部细观结构的特点,分析编织参数对其力学性能的影响,是对其进行结构设计的依据。这对工程应用有着重要的指导意义,也具有显著的学术价值。本文首先对国内外在三维四向编织复合材料方面的研究成果进行了简要介绍。第二章对三维编织复合材料的破坏机理进行了阐述,建立了能正确描述三维编织复合材料的细观结构单胞模型,并选取适当的强度准则,对三维编织复合材料的强度进行了数值预报,并同实验值进行了对比。第三章,在假设孔隙具有周期性的基础上,采用等效夹杂方法推导并计算得到含孔隙的三维四向编织复合材料的弹性模量随孔隙率的变化规律。 第四章,在现有三维四向编织复合材料细观结构模型基础上,运用改进的层合理论方法推导并计算了三维四向编织复合材料的弯曲性能;之后分析了三维四向编织复合材料的弯曲性能随纤维体积含量、编织角的变化趋势,同实验结果作了比较。最后,对全文工作进行了总结,并对未来的工作进行了展望。