在作者已有的内胞模型基础上，结合陈利等的面胞纱线走向及Chou等对表面纤维束截面形状的描述，建立了由面胞和内胞组合的有限元分析模型，比较真实地模拟了三维四向编织复合材料的真实结构。通过有限元计算预测了其弹性性能，并同实验结果进行了比较，分析讨论了三维四向编织复合材料的面胞对整体弹性性能的影响。研究结果证明了面胞在三维四向编织复合材料弹性性能有限元预测中的重要性。
三维编织复合材料以整体编织预成型件为增强材料，整体上显著地提高了材料的强度和刚度，而且比一般复合材料具有明显的可设计性和较好的综合性能指标，使这类材料在航空、航天等领域得到了广泛的应用。
研究编织复合材料力学性能的主要目的是为工程设计和分析提供必要的基础。但从目前的技术水平来看，编织复合材料的研制成本较高，研制周期也较长，因此在材料研制和结构设计初期有效地进行材料性能的理论预报对材料的优化设计十分重要。国外Frank等在实验观察基础上建立了确定三维编织复合材料几何尺寸的理论框架，并用几何模型预估编织复合材料的模量。后来，Chou等提出了纤维倾斜模型，用倾斜层板的集合来描述编织复合材料的力学特性。国内吴德隆等提出了三细胞模型，预测了编织结构复合材料的弹性模量和泊松比等力学性能。陈利等基于变分原理，用有
限多相元法来预测三维编织复合材料的有效性能。刘振国等对三维四向编织复合材料的参数化建模技术进行了研究，提出了一种“米”字形体胞有限元计算模型，数值预报了三维四向编织复合材料的有效弹性模量。最近，杨振宇等又提出了一种十分接近三维编织复合材料真实结构的有限元实体模型，数值预报了三维四向编织复合材料的弹性性能。但是，目前研究的大部分分析模型与编织复合材料的实际结构相差较大，在对三维编织复合材料的弹性性能预测时还存在较大的误差，模型的结构和理论预测所用的方法有待进一步改进。相对而言，将实体模型作为分析模型，可以更加准确地反映三维编织物的空间实际结构。
本文在作者已有的内胞模型的基础上，结合陈利等的面胞纱线走向及Chou等对表面纤维束截面形状的描述，建立了由面胞和内胞组合的实体模型。然后通过有限元模型的加载计算，对三维四向编织复合材料的弹性性能进行了理论预测，讨论了组合的实体模型中面胞含量对整体弹性性能的影响，并与实验结果进行了比较。
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三维编织复合材料弹性性能的表面胞体效应.pdf
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