三维五向编织复合材料工字梁弯曲性能研究

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三维编织复合材料力学性能研究进展

2016 NO.05SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION工业技术65科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 三维编织复合材料是三维编织技术和现代复合材料技术结合的产物,是对结构和多功能复合材料的需要而发展起来的一种高新纺织技术,编织复合材料在生产工艺中应用越来越广泛。

三维编织复合材料的纤维结构为网状结构,使得材料形成一体,增加了其强度,不存在二次加工造成的损伤。

并且三维编织复合材料具备传统复合材料比强度、比模量高的特性,还具备不分层和较高的损伤容限的优点。

从一般的二维编织到三维编织的研究过程中对如何确定三维编织复合材料的力学性能,以及失效行为对工业设计尤为重要。

纤维增强复合材料的编织方法的制备始于20世纪70年代,最初的目的是为了提高其层间属性。

国内外学者对于编织复合材料的力学行为进行了细观结构力学模型、数值仿真以及工程弹性常数预测等多方面研究。

1 三维编织复合材料细观力学模型在细观结构力学模型研究方面,由于三维编织复合材料的内部结构相当复杂,很少进行全编织分析,一般取其一部分代表性体积单元作为研究对象。

V.R等[1]基于叠加原理,对单胞建立解析模型,通过理论分析对模型的3个主方向的弹性模量与泊松比的大小进行了预测,为今后的模拟提供了依据。

在实验研究方面,SR [2]通过模型基础利用实验方法预测工程弹性常数。

得到纤维倾角较小情况的三维编织复合材料的纵向、横向的弹性模量以及整体材料的强度。

Jialu Li等[3]利用实验研究割边对三维编织复合材料编织方向上拉伸、压缩以及弯曲的力学性能。

南京航空航天大学许希武等[4]基于三维五向编织复合材料的细观结构胞元。

采用细观有限元方法建立了材料宏观等效弹性性能的力学分析模型。

陈光伟等[5]针对三维多向编织复合材料结构件承载细观结构优化设计的问题,以三维编织复合材料T型梁为对象,对其抗弯性能进行模拟分析。

三维编织复合材料力学性能研究进展

基金项目 : 国家自然科学基金 ( 10772064) ; 863项目资助 ( 2007AA 0190) 作者简介 : 曾涛 ( 1967! ) , 男 , 博士 , 教授 , E m ai: l jllfroe2002@ yahoo . com. cn .
第 1期
曾
涛等: 三维编织复合材料力学性能研究进展
D evelopm ent of I nvestigation into M echanical Properties of 3D Braided Composites
ZENG Tao, JIANG L i li
( S chool of C ivil Engineering and A rch itecture , H arb in U n ivers ity of Scien ce and T echnology, H arb in 150080 , Ch ina)
Abstract : R ecent developm ents o f investig at io n into m echanical properties o f 3D braided composites at hom e an abroad are su mm arized , in wh ich the experi m en ta, l theoret ica l and num erica l si m ulat io n research are inc luded . The th eo retica l investigations present the * type m ode,l f ib er in clin ation m ode, l three ce lls m ode,l he lix fib er cell and the study on stiffness and strength . In num erical si m u lation research , the so lid m ode l o f 3D braided com posites based on fo r m in g techno logy , bra id ed procedure and th e course of the yarns are introduced . F ina lly, som e problem s in presen t stud ie s are summ arized and future investig at ing trends are proposed . K ey w ord s : 3D braided com posites; m echanical properties; geom etric m ode;l stiffn ess; strength

三维编织复合材料力学性能研究进展

的有限元分析手段也被引入到编织复合材料的性能研究中。由于编织复合材料细观结构非常复杂，所以常用的处理方法为先简化复合材料的细观结构，再结合有限元方法对力学性能进行分析和预测。HAO 等[41]基于三胞模型研究了三维四向编织复合材料的拉-拉疲劳行为，使用 ABAQUS 建立不同编织角和纤维含量的单胞模型，分析了疲劳加载方向对疲劳损伤进程的影响，并且讨论了单胞模型结构参数对疲劳行为的影响，结果表明，平行于编织方向疲劳行为优于垂直方向；沿着编织方向，疲劳寿命随编织角增大而减小；纤维体积含量与疲劳寿命正相关。
国内外在近 30 年内对三维编织复合材料的细观结构与观力学性能之间的关系进行了研究和探索取得了一些突出的成就并逐渐发展成力学和材料领域的一个热门研究方向。在试验方面，自 20 世纪 80 年代起，MACANDER 等[3] 就对三维编织复合材料的拉压剪弯等典型静态力学性能进行了系统的试验研究；KALIDINDI 等[4]研究了纤维体积含量和编织角对材料力学性能的影响；SHIVAKUMAR 等[5]进一步揭示了三维编织复合材料的压缩强度和失效机制。关于三维编织复合材料冲击力学行为和断裂形态随应变率的变化趋势也有相关报道[6-7]。
科技与创新┃Science and Technology & Innovation
文章编号：2095－6835（2021）13－0108－06
2021 年第 13 期
三维编织复合材料力学性能研究进展
吴亚波，江小州，刘帅，袁航，张尧毅，惠永博，侯荣彬
（中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，四川成都 610056）
国内也不乏试验研究三维编织复合材料力学性能的相关报道。张迪等[29]对比研究三维多向编织和层合板复合材料的力学性能。四种三维多向编织结构分别利用三维四向、三维五向、三维六向和三维七向编织工艺制备；三种层合复合材料利用帘子布制成，分别为 0°单向板、90°单向板和层合板［0 /（ ± 45）2 /90］2s。同时进行拉伸、压缩和剪切试验。结果表明与三维编织试样相比，0°单向板的拉伸和压缩性能最高，而其他层合试样的各项性能均较低；对于编织试样，编织角越小，纵向拉伸和压缩性能越高，剪切性能越低；发现编织结构和编织角是影响材料破坏模式的重要因素。李翠敏等[30]研究了三维编织碳纤维复合材料的剪切性能，结果表明，三维五向较三维四向编织复合材料剪切性能好；三维编织复合材料剪切强度沿长度方向随着编织角的减小而增加；切边三维编织复合材料试件受剪切破坏时在加载点附近侧表面裂缝沿纱线走向分布，上下两表面发生弯曲破坏。李苏红等[31]试验分析评价了编织结构参数对复合材料拉伸性能的影响，且对复合材料的破坏模式进行了研究。实验结果表明，编织角、复合材料尺寸、纤维体积含量、轴向纱数与编织纱数之比等对复合材料的性能有较大的影响，复合材料有两种破坏模式，一种是裂纹沿纤维束扩展，另一种是纤维束拉断，后者为主要破坏模式。 2 三维编织复合材料力学性能的理论研究 2.1 几何模型和力学模型

三维编织复合材料工字梁的弯曲性能分析

（．津工业大学计算机技术及自动化学院，津３００．津工业大学复合材料研究昕。１天天０１；２天６天津３０）０１０６
摘要：三维编织复舍材料的实体单胞模型的基础上．虑了编织结构和编织纱线的几何特性。用局部／体在考采整
维普资讯
第２卷第２期１天津工业大学学报
Ｊ０ＵＲＮＡＬＯＦＴＩＡＮＪＩＯＬＹＴＮＰＥＣＨＮＩＣＵＮＩＶＥＲＳＴＹＩ
三维编织复合材料工字梁的弯曲性能分析
杨萍，成玲。陈利。韩其睿
均匀化的方法，算了三维编织复合材料的宏观性能．用ＭＡＲ、限元分析软件的用户接口．析了三计利（有分维编织复合材料工字梁的弯曲性能．算结果与实验结果吻合较好．计
关键词：维编织；曲性能；织复合材料三弯纺
中图分类号：ＳＯ．Ｔ１１２
文献标识码：Ａ
文章编号：６１０４２０）２Ｏ — ３１７ — ２Ｘ（０２０一０ＯＯ４
Ａｎａｙｉｆｔｅｄｉｇｐｏｐｒｉｓｏｈｈｒｅｄｉｅｓｏｒｉｅ — ｈｐｅｍｌｓｓｏｈｅｂｎｎｒｅｔｅｆｔｅｔｅ — ｍｎｉｎｂａｄｄＩｓａｅｂａ

三维编织复合材料T型梁细观结构及弯曲性能研究中期报告

三维编织复合材料T型梁细观结构及弯曲性能研究中期报告一、研究背景和意义：在现代航空航天、汽车、轨道交通、船舶等领域中，复合材料得到了广泛应用。

三维编织复合材料由于其独特的结构，具有优异的力学性能，尤其是在弯曲等复杂加载情况下，其性能更为明显。

因此，对其细观结构和力学性能的研究，对于提高其应用性能和推广应用范围具有重要意义。

二、研究内容和方法：本研究旨在通过数值模拟的方法，对三维编织复合材料T型梁的细观结构及其弯曲性能进行研究。

具体的研究内容包括：1. 建立三维编织复合材料T型梁的有限元模型，考虑其细观结构和组成材料的性能参数，并进行验证。

2. 应用微型拉力试验、SEM等手段，获得三维编织复合材料T型梁的细观结构信息，并进行分析。

3. 通过对三维编织复合材料T型梁的弯曲试验，获得其弯曲性能指标，并与有限元模拟结果进行比较分析。

三、预期结果：通过对三维编织复合材料T型梁细观结构和弯曲性能的研究，预期可以获得以下成果：1. 建立三维编织复合材料T型梁的有限元模型，并对其细观结构和性能参数进行验证，为其力学性能研究提供基础。

2. 获得三维编织复合材料T型梁的细观结构信息，分析其构成材料的组织结构和力学性能，为深入研究复合材料的力学性能提供基础。

3. 通过弯曲试验获得三维编织复合材料T型梁的弯曲性能指标，与有限元模拟结果进行比较分析，为其应用性能提高和推广应用提供科学依据。

四、研究进展和存在问题：目前，已完成三维编织复合材料T型梁的有限元模型建立和验证，通过微型拉伸试验、SEM等手段获得了其细观结构信息，并对其进行了初步分析。

接下来，将进行弯曲试验，并对试验结果进行分析，以完成论文的撰写。

存在的问题是，由于样品的制备和试验过程的条件有限，可能会对研究结果造成一定影响，需要在后续研究中加以改善。

三维编织复合材料力学行为研究

三维编织复合材料力学行为研究三维编织复合材料是纺织复合材料的一种，三维编织技术可以制造任意复杂形状的构件并且三维编织复合材料具有更高的抗冲击性能和损伤容限，使三维编织复合材料的研究受到高度的关注。

三维编织陶瓷基复合材料还具有轻质、耐高温、抗冲刷性能好的特点，是航天、航空发动机以及航天飞机热结构用的理想材料。

对于三维编织复合材料尤其是三维编织陶瓷基复合材料力学行为的认识还只是处于初级阶段，还需要一个逐步认识逐步了解的过程。

只有对三维编织复合材料的力学性能进行更深入的研究，才能更好地指导材料的设计和应用。

基于这一前提，本文对三维编织复合材料的力学行为进行了研究。

本文的研究工作主要包括： 1．通过对三维编织T300／QY9512树脂基复合材料和三维编织C／SiC陶瓷基复合材料的基本力学性能进行试验，系统地研究了这两种材料的基本力学性能、应力—应变曲线特性、损伤演化、破坏特征以及其声发射特性，发现两种复合材料具有相同的拉伸破坏模式和压缩破坏模式，拉伸破坏主要是由纤维束断裂控制，而压缩破坏则主要表现为界面的滑移和纤维束的剪切和压缩的破坏；两种复合材料的四点弯曲模量和强度均高于拉伸值，与单向复合材料明显不同，这是因为编织结构的表面和内部不同，表面的模量和强度均比内部高的缘故。

2．同时我们还发现三维编织C／SiC复合材料具有以下特性：拉伸、压缩的应力—应变曲线具有明显的非线性特性，这种伪塑性特性是因为材料内部有大量的初始孔穴和微裂纹，加载的过程中材料的损伤缓慢发展导致的；声发射数据表明在达到破坏载荷的70％～80％之前，损伤发展较慢，但之后损伤迅速发展，直到破坏；通过加—卸载方法发现在拉伸过程中试件的卸载模量和残余应变和材料的损伤变化有关，提出了用卸载模量和残余应变来表征拉伸试验中损伤演化的非线性方程。

另外，通过进一步的分析发现三维编织C／SiC复合材料中纤维束的就位性能远远低于其摘要原位性能，这正是C/siC复合材料的拉伸性能远低于T300/QY9512复合材料的主要原因。

三维编织复合材料的力学性能研究

三维编织复合材料的力学性能研究摘要：近年来，随着复合材料理论体系的完善以及设计与制造技术的不断进步，三维编织复合材料的运用越来越广泛，其力学性能的研究也更加具体和深入。

本文对三维编织复合材料的力学性能进行了探讨，从概念性的内容入手，对相关研究成果进行了归纳，同时结合三维五向编织复合材料的特点，对材料的细观结构进行了讨论，同时结合单胞模型，讨论了材料的力学性能，具有一定的现实参考价值。

关键词：复合材料材料；三维编织；力学；纱线；单胞三维编织复合材料在当前直升机结构设计中占有十分重要的地位，其能够运用特有的多向纤维束空间网状结构，为直升机的设计与制造提供良好的力学性能，并且损伤容限、断裂韧性较高，消除了过往复合材料中的“层”概念，因此本文对三维编织复合材料的力学性能进行了探讨，能够为直升机结构设计提供一定的理论基础和现实参考意义。

近年来，随着复合材料理论体系的不断完善和三维编织复合材料的广泛运用，越来越多的学者在研究中提出了具有较强实际意义的模型，例如学者Chou提出的纤维交织模型、纤维倾斜模型[1]，学者Whyte提出的织物几何模型[2]，Lei提出的有限单胞模型[3]等等。

也就是说，各类学者在对三维编织复合材料进行研究的过程中，根据其特性和力学性能提出了大量假设，并且在实验中得到了印证，但仍然缺少对三维编织复合材料几何特性与交织结构等方面的深入探讨与研究。

1三维编织复合材料1.1 相关概念当前，三维编织复合材料广泛运用于各类直升机结构设计中，为该行业的发展提供了良好的支撑。

三维编织复合材料大多数采用了液体成型的工艺，在制造时进行浸胶固化，能够直接按照相应的要求，在模具的帮助下，形成结构件。

一般采用的工艺为传递模塑工艺（RTM）、树脂膜渗透工艺（RFI）以及真空辅助树脂渗透工艺（VARI）等等。

在制造复杂直升机构件方面，洛克希德·马丁公司生产的三维编织复合材料在技术上较为先进，能够有效的根据直升机的整体结构进行加强筋与进气道壳体的设计，节省了空间，提升了直升机的整体性能，并且在装配工艺上较为简便。

三维编织复合材料T型梁细观结构及弯曲性能研究开题报告

三维编织复合材料T型梁细观结构及弯曲性能研究开题报告一、研究背景三维编织复合材料具有高强度、高模量、低重量等优异性能，被广泛应用于航空、航天、汽车、建筑等领域。

在三维编织复合材料中，由于编织结构的特殊性质，其力学性能与微观结构之间存在着密切的关系，因此对三维编织复合材料细观结构的研究具有重要意义。

T型梁是结构工程中常见的构件形式，其主要用于承受弯曲荷载。

然而，三维编织复合材料T型梁的细观结构及其弯曲性能目前尚未得到深入研究。

因此，针对三维编织复合材料T型梁的细观结构及其弯曲性能开展研究，将有助于深入了解其力学性能及其影响因素。

二、研究内容和目标本研究的主要内容为：基于三维编织复合材料的T型梁，采用数值模拟方法对其细观结构进行分析，并通过实验对其弯曲性能进行测试，探究其力学性能及其影响因素。

研究目标如下：1.建立三维编织复合材料T型梁的数值模型，并分析其细观结构特征；2.通过实验测量三维编织复合材料T型梁的弯曲性能参数；3.分析三维编织复合材料T型梁的细观结构对其弯曲性能的影响，并探究其力学性能的变化规律。

三、研究方法本研究采用数值模拟和实验方法相结合的方式进行。

数值模拟部分，利用有限元软件建立三维编织复合材料T型梁的数值模型，并对其进行力学分析，探究其细观结构特征及其对弯曲性能的影响。

实验部分，采用行星式弯曲试验机对三维编织复合材料T型梁进行弯曲实验，测量其弯曲应变和弯曲角度等参数，并与数值模拟结果进行对比分析。

四、研究意义和预期结果本研究将有助于深入了解三维编织复合材料T型梁的细观结构及其力学性能，为其在航空、航天、汽车、建筑等领域的应用提供理论和实验基础。

预期结果如下：1.建立三维编织复合材料T型梁的数值模型，并分析其细观结构特征；2.通过实验测量三维编织复合材料T型梁的弯曲性能参数，探究其力学性能的变化规律；3.分析三维编织复合材料T型梁的细观结构对其弯曲性能的影响，为优化其力学性能提供依据。

复合材料工字梁抗弯曲性能分析

复合材料工字梁抗弯曲性能分析
黄泳桦;杨艳菲;王子虎;刘彦辰;薛赛楠
【期刊名称】《纤维复合材料》
【年(卷),期】2022(39)2
【摘要】为了提高碳纤维复合材料工字梁的抗弯曲性能,本文针对碳纤维工字梁抗弯曲性能优化设计进行了工字梁的不同结构设计对抗弯曲性能影响的研究。

采用控制变量和对比的实验方法,设计了五个不同结构的碳纤维工字梁实验样件并进行三
点弯曲测试,得到了碳纤维工字梁的弯曲强度以及弯曲位移等实验数据;其次,采用ABAQUS有限元软件建立碳纤维工字梁三点弯曲模型,并对模型的有效性进行验证。

然后采用该模型分析了三点弯曲过程中工字梁的受力情况,得到以下结论:碳纤维工
字梁在三点弯曲时(1)上翼缘应力略大于下翼缘,适当增加上翼缘的厚度,能够提升工字梁的抗弯曲性能,增加下翼缘的厚度,对工字梁的抗弯曲性能影响微弱;(2)腹板上下两端处的应力值始终大于腹板中间位置的应力值,适当增加腹板的高度,能够提升工
字梁的抗弯曲性能,增加腹板的厚度,对工字梁的抗弯曲性能影响微弱。

以上研究对
碳纤维工字梁结构优化设计具有一定的指导意义。

【总页数】8页(P12-19)
【作者】黄泳桦;杨艳菲;王子虎;刘彦辰;薛赛楠
【作者单位】中原工学院纺织学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB3
【相关文献】
1.双腹板工字形预应力钢箱混凝土盖梁抗弯性能分析
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5.端部加缀板工字梁的抗扭性能分析
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三维编织复合材料力学性能的实验研究

ｂｒｉｄｃａｄｅｏｍｐｏｉｅ．ｓｔｓＫｅｙｗｏｒｓ：３ｂｒｉｎｇ；ｃｄＤａｄｉｏｍｐｏｓｔａｅｒａｓ；ｍｅｈａｃｌｐｒｅｔｅｉｅｍｔｉｌｃｎｉａｏｐｒｉｓ；ｔｓｉｅｔｎｇ
三维编织复合材料的一个突出特点是提高了沿
料常规性能的测试内容。尽管国内外已发表了一些三
合材料能够直接成型许多具有复杂形状的结构，特别是与ＲＴＭ技术的结合，使得其在降低制造成本上具有潜在的优势。由此引起了研究者们的极大关注，并逐渐应用于航空航天、民用建筑、体育器材等领域。自２Ｏ世纪８Ｏ年代以来．国内外对三维编织结构复合材料已经进行了大量的研究工作，对编织工艺参。数、结构参数和力学性能之间的关系，提出了一些几何模型及相应的数学模型。Ｍａ等Ｌ提出了 “ 维互锁ｌ纤胞体模型 ” 在平行六面体的单元胞体内，沿四个对，将
ｂａｄｄｃｍｐｓｔｓＴｈｒｎｉａｅｈｎｃｌｒｐｒｉｓａｄｄｓｒｃｉｎｒｌｆ３ｂａｄｄｃｍｐｓｒｉｅｏｏｉｅ．ｅｐｉｃｐｌｍｃａｉａｏｅｔｅｎｅｔｕｔｕｅｏＤｒｉｅｏｐｏｏ—

大学生开放实验工字型梁弯曲力学性能分析

大学生开放实验工字型梁弯曲力学性能分析摘要：在结构设计中，经济合理的确定梁的截面尺寸是十分必要的。

目前较多采用的设计方法是先按经验和估算确定截面尺寸，然后根据强度、挠度进行验算。

本文对优化工字型截面与矩形截面结果进行了分析推导，展现优化设计方案效果，同时利用ANSYS进行了有限元弯矩性能分析，为今后改善梁截面形状最优化设计提供参考。

关键字；ANSYS；强度；挠度；工字型截面一、引言随着社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化、城镇化建设步伐的不断加快以及建设用地日趋紧张和城市规划的需要促使建筑行业得以快速发展。

基于我国建筑设计发展迅速，建筑产品不断推陈出新且建筑业界及政府主管部门又大力强调要控制设计浪费。

在土木工程中，梁是房屋建筑、桥梁工程中最常见构件之一，工程中常见的梁的横截面形状有矩形、槽型、工字型等。

其中工字型相对于矩形截面梁强度跟刚度性能更好，所以本文结合大学生开放实验项目，从结构优化的角度选取了工字型梁进行了弯曲性能分析，并建立了ANSYS有限元分析模型进行了数值分析。

本文的研究具有实践意义和理论意义，通过本文的研究有利于工字型梁在钢结构等工程实践中的应用。

二、工字型截面梁在工程中的应用工字型截面梁在起重运输机械中应用广泛,其具有重量轻、抗弯刚度大、结构简单等优点.越来越多地替代箱型梁等闭口截面在重型机械中使用。

对于工字型截面梁，工程中更看重它能在节省材料的同时可以发挥更大的强度与稳定性。

工字形截面是由腹板和翼缘组成，腹板是矩形截面，且其高度远大于厚度，因此工字梁截面主轴抗弯截面惯性矩较大,可以承受很大的弯矩,而扭转截面系数往往很小,承受扭转的能力较弱。

工字梁截面的腹板是四边简支而翼板为三边简支一边自由的板,截面设计主要考虑的是强度和稳定性要达到安全要求[1]。

从材料力学知道，受弯构件在截面的正应力分布是相对于中性轴的三角形分布，上下纤维分别受压受拉；离中性轴越远的点正应力越大，中性轴附件各点的正应力很小，因此在不破坏截面整体性的前提下，可以把横截面中性轴附件的材料移到中性轴较远处[2]。

三维编织T300环氧复合材料的弯曲性能及破坏机理

第29卷第5期2009年10月航空材料学报J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LSV o l 29,N o 5 O c t ober 2009三维编织T300/环氧复合材料的弯曲性能及破坏机理李典森1,2, 卢子兴1, 李嘉禄3, 陈利3(1.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100083;2.清华大学航天航空学院,北京100084;3.天津工业大学复合材料研究所,天津300160)摘要:针对不同编织角、不同纤维体积含量、不同编织结构的三维编织T 300/环氧复合材料进行了三点弯曲试验,获得了这些编织复合材料的主要弯曲力学性能,分析了不同编织工艺参数对材料弯曲力学性能的影响。

对试件断口进行了宏观及扫描电镜观察,从宏、细观角度研究了材料的变形及其破坏机理。

结果表明,三维编织T300/环氧复合材料具有良好的弯曲力学性能,弯曲载荷-挠度曲线呈现明显的线性特征;编织角、纤维体积含量及编织结构对复合材料的弯曲性能有较大影响;三维编织复合材料的弯曲破坏机理与编织工艺参数有关。

关键词:三维编织;复合材料;弯曲性能;破坏机理中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1005 5053(2009)05 0082 06收稿日期:2007 09 20;修订日期:2009 04 25基金项目:航空科学基金(04B51045);北京市教育委员会共建项目建设计划(XK 100060522);中国博士后科学基金资助项目(20090450408)作者简介:李典森(1978 ),男,博士后,主要从事复合材料的制备工艺及力学性能研究,(E ma il )li diansen @mai.l t si nghua .ed u .cn 。

三维编织复合材料是近年来发展的一种新型结构复合材料,它从根本上克服了传统层合复合材料易分层、抗层间剪切性能低等致命弱点,为复合材料应用于主承力结构件提供了深远而广阔的应用前景。

三维五向编织复合材料的力学性能分析细观结构模型

三维五向编织复合材料的力学性能分析:细观结构模型1李金超，陈利*，张一帆，孙菲天津工业大学复合材料研究所，天津市和教育部共建先进纺织复合材料重点实验室，天津 (300160)E-mail：chenli@摘要：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。

关键词：复合材料；编织复合材料；三维五向；单元胞体中图分类号：TB3321.引言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[1-5],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[6]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[7]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。

2. 三维五向编织原理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。

三维角联锁机织复合材料弯曲抗疲劳性能有限元分析

击性能方面都有明显的改善［５］。这些性能上的优点及加工、成本上的优势使得三维角联锁机织复合材料在建筑、交通、国防、航天航空等领域有着广阔的应用前景［８。在使用过程中，由于高强高模的力学性能特点，复合材料很少直接受到足以破坏其力学结构并发生
三维角联锁机织复合材料是一种新型纤维增强树脂基复合材料，由于该复合材料纤维增强体在厚度方向上存在纤维分量，相对于传统的层合板结构和二维机织复合材料在复合材料整体性方面得到改善［１。受力整体性的提高使其在保持高强度、高模
量、轻质的基础上，断裂韧性、抗层间剪切以及抗冲
发生更严重的破坏。
关键词：三维复合材料；角联锁；弯曲抗疲劳性能；有限元分析
中图分类号：ＴＢ３３２文献标识码：Ａ文章编号：１００３－０９９９（２０１７）０２－０００５－０５
１前
言
不同含量碳纳米管及环氧丙基改性阻燃剂对其抗疲劳性能的影响。本文使用三维绘图软件ＰＲＯ／Ｅ５．０构建三维
２０１７年第２期
玻璃钢／复合材料
５
三维角联锁机织复合材料弯曲抗疲劳性能有限元分析
冯古雨，曹海建，钱坤
（１．生态纺织教育部重点实验室，江南大学纺织服装学院，无锡２１４１２２；２．南通大学纺织服装学院，南通２２６０１９）
脂双悬臂梁在循环载荷下的疲劳作用机理．并研究

国产三维五向M55JCf

国产三维五向M55JC f/Al复合材料的显微组织和弯曲性能金乐, 蔡长春, 余欢*, 徐志锋, 王振军, 李阳（南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室, 南昌330063）摘要：研究国产三维五向M55JC f/Al复合材料的显微组织和致密度以及在室温和350 ℃下的弯曲性能。

结果表明：国产三维五向M55JC f/Al复合材料的致密度为98%，显微组织无明显缺陷，仅存在少量的纤维团聚现象和浸渗微孔缺陷；在室温和350 ℃的弯曲强度分别为505 MPa和335 MPa，弯曲模量分别为158 GPa和138 GPa，表现出优良的室温、高温弯曲性能。

关键词：国产M55J碳纤维；三维五向；C f/Al复合材料；弯曲性能doi：10.11868/j.issn.1005-5053.2022.000100中图分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2023)03-0105-11Microstructure and bending properties of domestic three-dimensionalfive-directional M55J C f/Al compositesJIN Le, CAI Changchun, YU Huan*, XU Zhifeng, WANG Zhenjun, LI Yang（Nation Defense Key Discipline Laboratory of Light Alloy Processing Science and Technology, Nanchang HangKong University, Nanchang 330063, China）Abstract: The microstructure, densification and bending properties of domestic three-dimensional five-directional M55JC f/Al composites at room temperature and 350 ℃ were studied. The results show that the density of domestic three-dimensional five-directional M55JC f/Al composites is 98%, and there are no obvious defects in the microstructure, only a small amount of fiber agglomeration and infiltration micropore defects is existed. The bending strength at room temperature and 350 ℃ is 505 MPa and 335MPa respectively, and the bending modulus is 158 GPa and 138 GPa respectively, showing excellent bending properties at room temperature and high temperature. The research results have a certain role in the development of fiber-reinforced aluminum matrix composites.Key words: domestic M55J carbon fiber；three-dimensional five-directional；C f/Al composites；bending properties随着航空航天技术的发展，对材料性能的要求也越来越高。

工字形截面梁的弯矩—转动能力研究

工字形截面梁的弯矩—转动能力研究本文通过对工字形截面梁的弯曲和扭转实验研究，探讨了工字形截面梁的弯矩和转动能力。

实验结果表明，工字形截面梁在弯曲和扭转时的弯矩和转动能力与其截面形状、材料特性、几何尺寸有关。

通过对实验数据的分析，得出了工字形截面梁的弯矩和转动能力的计算公式，为工程实践提供了参考。

关键词：工字形截面梁；弯矩；转动能力；计算公式引言工字形截面梁是工程中常用的一种结构形式，其截面形状为工字形，具有较好的承载能力和刚度。

在实际工程中，工字形截面梁常常承受弯曲和扭转等复杂载荷，因此对其弯矩和转动能力的研究具有重要意义。

本文通过对工字形截面梁的弯曲和扭转实验研究，探讨了工字形截面梁的弯矩和转动能力，得出了其计算公式，为工程实践提供了参考。

实验方法本文采用了静力学实验的方法，对工字形截面梁在弯曲和扭转载荷下的弯矩和转动能力进行研究。

实验采用了万能材料试验机和电子测量仪器等设备，对工字形截面梁进行了弯曲和扭转实验，记录了实验数据并进行了分析。

实验结果1. 弯曲实验结果在弯曲实验中，我们对不同截面形状和材料特性的工字形截面梁进行了测试，记录了其弯曲载荷和弯矩数据。

实验结果表明，工字形截面梁的弯矩与其截面形状、材料特性、几何尺寸有关。

具体来说，弯矩与梁的截面面积、截面惯性矩、材料弹性模量、材料屈服强度以及梁的长度等因素相关。

2. 扭转实验结果在扭转实验中，我们对不同截面形状和材料特性的工字形截面梁进行了测试，记录了其扭转载荷和扭转角数据。

实验结果表明，工字形截面梁的转动能力与其截面形状、材料特性、几何尺寸有关。

具体来说，转动能力与梁的截面面积、截面惯性矩、材料弹性模量、材料剪切模量以及梁的长度等因素相关。

计算公式根据实验数据和相关理论，我们得出了工字形截面梁的弯矩和转动能力的计算公式。

具体如下：1. 工字形截面梁的弯矩计算公式：M = σ× I / y其中，M为工字形截面梁的弯矩，单位为N·m；σ为工字形截面梁的应力，单位为N/m；I为工字形截面梁的截面惯性矩，单位为m^4；y为工字形截面梁的截面高度，单位为m。

三维编织复合材料弯曲性能的研究的开题报告

三维编织复合材料弯曲性能的研究的开题报告
一、研究背景和意义：
近年来，三维编织复合材料因其高强度、轻重量和优异的成形性能，在各个领域得到了广泛的应用，如航空航天、汽车制造、体育器材等。

其中，三维编织复合材料在航空航天领域的应用最为广泛，如飞机和火
箭的整体设计都采用了大量的三维编织复合材料。

三维编织复合材料具有一定的弯曲性能，但其弯曲性能受到材料的
结构和成分等因素的影响。

因此，对三维编织复合材料的弯曲性能进行
研究，对于深入了解其力学性能和设计更为优异的航空航天产品均具有
重要意义。

二、研究内容和方法：
本文将以某种三维编织复合材料为研究对象，通过实验研究其弯曲
性能，并获取弯曲载荷-载荷变形曲线，分析材料的弯曲性能并建立机械
模型。

实验将采用万能试验机进行进行，通过调整不同的实验参数，如
不同荷载速度、不同荷载级别等，对材料的弯曲性能进行比较和分析。

三、预期结果和意义：
通过本研究，能够掌握某种三维编织复合材料的弯曲性能，并得到
其弯曲载荷-载荷变形曲线，分析材料的弯曲特性并建立机械模型。

这对
于优化材料结构和设计更为优异的产品均具有重要意义。

同时，本研究
的实验方法和分析方法具有一定的参考价值，可为其他类似材料的研究
提供参考。

三维编织复合材料T型梁弯曲疲劳性能的开题报告

三维编织复合材料T型梁弯曲疲劳性能的开题报告一、选题背景和意义：随着现代工业发展，各种机器设备和工具的结构设计对材料性能的要求越来越高。

为了降低重量、提高强度、延长使用寿命，复合材料已经在许多领域得到了广泛应用。

其中，三维编织复合材料因其强度和刚度的高度可控性、材料变形随载荷方向变化等特点，在航空航天、汽车、船舶等领域中得到了广泛的应用。

T型梁是一种经典的结构形式，广泛应用于建筑、机械、船舶等领域。

在实际使用中，T型梁往往因为承受不同方向的载荷而产生弯曲变形和疲劳破坏。

因此，研究T型梁的弯曲疲劳性能对于提高复合材料整体性能具有重要意义。

二、研究内容和方法：本研究将以三维编织复合材料为对象，研究T型梁的弯曲疲劳性能。

具体内容包括：1.利用传统工艺制备三维编织复合材料T型梁样板，并对样板进行物理性能测试，确保样板符合要求。

2.进行弯曲疲劳试验，以不同载荷下的弯曲变形为研究对象，观察梁的弯曲变形和疲劳破坏过程。

3.利用SEM等分析手段对试验过程中的断口形貌和材料微观结构进行分析，探究复合材料T型梁弯曲疲劳破坏的机理。

4.根据试验结果，评估三维编织复合材料T型梁的弯曲疲劳性能。

以上内容的研究方法主要包括材料制备、物理性能测试、弯曲疲劳试验、断口形貌观察及微观结构分析等。

三、预期成果和创新点：通过以上研究内容，可得到如下预期成果：1.三维编织复合材料T型梁的制备工艺，并评估其物理性能。

2.三维编织复合材料T型梁的弯曲疲劳试验数据，并分析其弯曲变形和疲劳破坏的机理。

3.评估三维编织复合材料T型梁的弯曲疲劳性能及其优缺点。

本研究的创新点在于应用三维编织复合材料研究T型梁的弯曲疲劳性能，在材料选择和结构设计方面提供了新思路和方法，并为开发更高性能的三维编织复合材料产品提供了理论依据。