本文關(guān)鍵詞：編織結(jié)構(gòu)對(duì)復(fù)合材料管件力學(xué)性能的影響研究

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【摘要】：復(fù)合材料由于其出眾的比強(qiáng)度而被應(yīng)用于航空、汽車(chē)以及海洋等工程領(lǐng)域。其中的增強(qiáng)體制備方式可以分為機(jī)織、纏繞和編織等。環(huán)形編織因其有近凈成型能力而被用來(lái)制造無(wú)縫的纖維增強(qiáng)體,而且由于環(huán)形編織技術(shù)的高度自動(dòng)化,金屬制件逐步被編織復(fù)合材料管件替代。因此,對(duì)于研究編織結(jié)構(gòu)對(duì)復(fù)合材料管件的力學(xué)性能具有極其重要的意義。本文對(duì)編織復(fù)合材料管件的力學(xué)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)與仿真的研究。首先通過(guò)控制環(huán)形編織機(jī)的抽取速度和環(huán)形速度編織出具有不同編織角度的纖維增強(qiáng)體試樣。在編織過(guò)程中引入過(guò)渡芯軸,有效避免了編織收斂過(guò)渡區(qū)對(duì)纖維增強(qiáng)體產(chǎn)生編織角度不一致的情況。接著采用真空輔助成型技術(shù)對(duì)獲得的編織增強(qiáng)體進(jìn)行固化,并根據(jù)兩種實(shí)驗(yàn)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)試樣進(jìn)行切割。其次,對(duì)試樣進(jìn)行了紗線尺度的有限元建模。根據(jù)編織軌跡與CT實(shí)驗(yàn)所得的紗線截面參數(shù)對(duì)編織實(shí)體進(jìn)行自動(dòng)化三維建模,并針對(duì)紗線橫向各向同性的力學(xué)特性在編織紗的編織路徑方向建立了材料局部坐標(biāo)。再次,對(duì)試樣進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用相機(jī)對(duì)試樣的整個(gè)壓縮過(guò)程進(jìn)行記錄,并對(duì)最終的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在最終的破壞模式中,觀察到折疊模式和分瓣模式兩種截然不同的結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)已建立的編織復(fù)合管件模型添加了準(zhǔn)靜態(tài)壓縮邊界條件,并進(jìn)行計(jì)算求解。結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和模型的數(shù)值仿真結(jié)果,對(duì)編織結(jié)構(gòu)在破壞前后的受力狀態(tài)進(jìn)行了分析。通過(guò)觀察破壞模式以及對(duì)比其編織參數(shù),兩者之間的因果關(guān)系被剖析,并對(duì)破壞模式和SEA值進(jìn)行了關(guān)聯(lián)性分析。最后,對(duì)單層和雙層的編織試樣進(jìn)行了三點(diǎn)壓彎實(shí)驗(yàn)。樹(shù)脂的開(kāi)裂、剝落和斷裂的現(xiàn)象在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中依次出現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)已建立的編織復(fù)合管件模型添加了三點(diǎn)壓彎邊界條件,并進(jìn)行計(jì)算求解。通過(guò)對(duì)比數(shù)值仿真結(jié)果與破壞后的實(shí)驗(yàn)試樣,編織角度及其疊放順序?qū)ψ罱K管件的破壞模式被具體分析,纖維增強(qiáng)體在管件抗彎過(guò)程中蘊(yùn)含的增強(qiáng)機(jī)理也被闡述。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TB33

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

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本文編號(hào)：1303195