菱形结构编织预制件参数化单胞

二维编织技术因其优异的可设计性、高度自动化控制过程,被国外用于各种复杂异型复合材料的制备,参数化单胞模型是研究、预报力学性能和设计的基础。本文假设了透镜型纤维束横截面和波浪型纤维路径,使用CATIA软件建立了参数化的菱形编织结构单胞,并分析了不同编织角度下的纤维束走向、单胞形貌和纤维束特征的变化。

三维编织预制件单胞模型的参数化

应用Pro/E的3D实体建模功能建立了三维整体编织预制件的单胞模型,包括内部单胞、表面单胞和棱角单胞。模型中真实反映了纤维尺寸和纱线走向。基于编织工艺参数间的关系,在Pro/E中实现了参数化设计,不同编织角下的各种单胞模型可自动生成。作为三维编织预制件中的周期排列微观结构,参数化单胞的建立为进一步研究三维整体编织复合材料的性能提供了便于应用的理论分析模型。

二维三轴编织复合材料预压单胞模型建立及其弹性规律数值预测

针对二维三轴编织复合材料预压参数化单胞模型建立困难的问题,结合变形后的预制件模型单元离散数据,采用体素法生成了参数化的单胞模型,同时利用周期三次样条曲线构造了纤维束路径,建立了纤维束任意一点处的材料方向计算方法,以及可以描述非对称透镜形平面曲线的参数方程,然后通过单元切割程序,获得了挤压变形的编织预制件网格模型。结合变形后的预制件单元离散数据,利用体素法生成了在界面上和单胞边界面上均位移连续的参数化单胞模型,分析了不同网格尺寸下有限元模型的收敛性,并验证了模型的计算精度。实验结果表明可利用该模型对实际预压条件下二维三轴编织复合材料的弹性规律进行预测。