三维五向编织复合材料的力学性能分析细观结构模型

   
        随着三维编织复合材料应用的日益广泛，为了准确预测其力学性能，对其细观结构的深入研究显的尤为重要．特别是随着计算机的快速发展，利用有限元方法进行力学分析越来越广泛。以往三维编织复合材料细观结构的研究主要集中在三维四向编织结构上  ，而三维五向编织复合材料由于第五向轴纱（以下简称为轴纱）的加入，纱线交织以及纱线间的挤压变形更为复杂，相关研究较少。李典森在分析了三维五向编织物纱线运动规律的基础上，建立了三维五向编织结构的单胞模型，并推导了有关参数之间的关系，但其轴纱椭圆横截面假设与实验观察存在较大差异。陈利通过对三维五向编织复合材料的截面进行观察，分析了编织物纱线的排列规律及其截面形态的变化，为进一步研究材料的细观结构模型提供了依据。本文以成型后的编织复合材料为研究对象，在实验观察的基础上，基于纱线运动规律及横截面形状变化，推导了编织工艺参数之间的关系，建立了三维五向编织复合材料的有限元单元胞体模型，为进一步的有限元分析奠定了基础。

      建立合理的三维编织复合材料的细观结构模型，对其力学性能的有限元分析具有重要影响。在实验观察基础上，建立了三维五向编织复合材料的单胞模型，该模型合理地反映了纱线的交织状态和截面形状。基于该模型建立了编织工艺参数之间的几何关系。将预制件的外型尺寸和体积含量的计算值与实测值进行比较，吻合较好。

      三维五向编织复合材料是在三维四向编织复合材料的基础上，在编织过程中引入沿编织成型方向伸直不动的轴纱而形成的一种新的整体编织结构。通过加入轴纱，可以有效提高材料沿编织成型方向的刚度、强度等性能。在三维五向方型编织中，携纱器在机器底盘按行和列的形式排列。

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