基于RVE方法的二维机织复合材料弹性性能预测

为了预测二维机织复合材料的弹性性能,基于代表性体积单元(RVE)方法,分别建立了二维机织复合材料的细观结构理论计算模型及有限元分析模型。考虑到经纬纤维束间的挤压变形及其交织点处的间隙厚度,引入变形因子k建立修正的二维机织复合材料的细观几何模型;基于修正的几何模型,给出两种模型下宏观弹性常数的计算方法。结果表明:采用理论计算模型、有限元分析模型计算出的宏观弹性常数与试验值的最大误差分别为3. 89%、9. 18%;证明了修正模型的合理性以及理论计算模型、有限元分析模型的正确性,为探究二维机织复合材料的细观力学性能奠定了基础。

基于UG软件的二维机织物参数化建模研究

针对二维机织物细观几何实体中经纬向纤维束间容易产生交织干涉的问题,以二维斜纹机织物为研究对象,建立了纤维束在不同横截面形状下的空间交织几何位置关系。基于UG三维建模软件,对二维斜纹机织物的代表性体积单元进行了参数化建模。结果表明,代表性体积单元中经向纤维束与纬向纤维束未产生干涉现象,证明了建模方法的可行性。

聚四氟乙烯-芳纶/酚醛树脂斜纹织物衬垫不同磨损阶段弹性常数计算模型

为了探究磨损对聚四氟乙烯(PTFE)和芳纶(Kevlar)纤维及酚醛树脂基体(PTFE-Kevlar/酚醛树脂)编织成的斜纹织物衬垫宏观弹性常数的影响。基于复合材料细观力学中的数学模型和体积平均算法,结合斜纹衬垫的细观结构,建立了不同磨损阶段的细观几何模型。从未磨损阶段入手,基于纤维织物几何参数及纤维各自弹性常数,利用MATLAB计算衬垫纤维束和基体的各自体积分数及相关矩阵,实现斜纹织物衬垫局部坐标系与整体坐标系下的弹性常数转化。构建了未磨损阶段衬垫的弹性常数计算模型,并利用算例证明方法的正确性,理论值与试验值的最大误差为5.88%。在此基础上,根据衬垫的结构,把磨损划分为6个阶段,建立不同磨损阶段的弹性常数计算模型。