三维五向及全五向编织复合材料的三单胞结构模型

针对三维五向及全五向编织复合材料,基于四步法编织工艺携纱器的运动规律,研究了各单胞区域纱线的运动轨迹和空间走向,给出了材料内胞、面胞和角胞的纱线拓扑结构。通过给定一系列的位置节点和节点间线性插值函数的方法来描述纱线空间轨迹。考虑纱线间的相互挤压状况,在假设编织纱和轴纱横截面形状分别为扁平椭圆形和正方形的基础上,系统建立了三维五向及全五向编织复合材料的三单胞参数化结构模型。给出了两种编织材料的纤维体积含量计算公式并进行了对比分析,明确了三维全五向编织复合材料的轴向性能优势。分析了三维五向编织材料的表面多胞结构及三维全五向编织材料的内胞截面图,并与实际试件结构进行对比,结果表明本文所建模型合理准确。

复合材料三维四向矩形类编织物表面结构研究

针对有限元计算对几何参数的需要 ,详细研究了由四步 1∶1法编织的复合材料三维四向矩形截面类型预成形件的表面结构 ,为其建立了较准确的几何模型。以矢量分析方法导出表面纱段轴线、表面纱段与内部纱段的接触线等数学表达式。据此得到该材料表面结构的几何参数值和下面结果 :表面纱段轴线由两条相互对称且位于正交平面上的椭圆弧光滑连接而成 ;同一条纱线的表面段和内部段为光滑连接 ;接触线是椭圆弧。

三维四向编织复合材料细观建模

基于编织过程中携纱器的运动规律,重点分析了编织复合材料内部区域的空间构型,提出了一种改进的细观单胞模型.该模型能够考虑因打紧工艺造成的纤维束轴线弯曲构型以及截面变形,并可以给出编织参数和模型宏细观参数之间的关系,结果表明:该模型比较接近实际结构,材料内部纤维束轴线空间走向为曲线,控制点处纤维束截面为椭圆形假设已接近其真实的截面形状,并且由该模型得出的胞元几何特征数据与试件实测数据较为吻合,对花节长度的预测值最大误差保持在3%左右,在编织角分别为19°,21°和21.5°时,本模型的预测结果更接近实测结果,适用于三维编织复合材料尤其是小编织角结构的建模,可为后续力学性能的分析提供基础.