在作者已有的內(nèi)胞模型基礎(chǔ)上，結(jié)合陳利等的面胞紗線走向及Chou等對表面纖維束截面形狀的描述，建立了由面胞和內(nèi)胞組合的有限元分析模型，比較真實(shí)地模擬了三維四向編織復(fù)合材料的真實(shí)結(jié)構(gòu)。通過有限元計(jì)算預(yù)測了其彈性性能，并同實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，分析討論了三維四向編織復(fù)合材料的面胞對整體彈性性能的影響。研究結(jié)果證明了面胞在三維四向編織復(fù)合材料彈性性能有限元預(yù)測中的重要性。

      三維編織復(fù)合材料以整體編織預(yù)成型件為增強(qiáng)材料，整體上顯著地提高了材料的強(qiáng)度和剛度，而且比一般復(fù)合材料具有明顯的可設(shè)計(jì)性和較好的綜合性能指標(biāo)，使這類材料在航空、航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

      研究編織復(fù)合材料力學(xué)性能的主要目的是為工程設(shè)計(jì)和分析提供必要的基礎(chǔ)。但從目前的技術(shù)水平來看，編織復(fù)合材料的研制成本較高，研制周期也較長，因此在材料研制和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初期有效地進(jìn)行材料性能的理論預(yù)報(bào)對材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)十分重要。國外Frank等在實(shí)驗(yàn)觀察基礎(chǔ)上建立了確定三維編織復(fù)合材料幾何尺寸的理論框架，并用幾何模型預(yù)估編織復(fù)合材料的模量。后來，Chou等提出了纖維傾斜模型，用傾斜層板的集合來描述編織復(fù)合材料的力學(xué)特性。國內(nèi)吳德隆等提出了三細(xì)胞模型，預(yù)測了編織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的彈性模量和泊松比等力學(xué)性能。陳利等基于變分原理，用有
限多相元法來預(yù)測三維編織復(fù)合材料的有效性能。劉振國等對三維四向編織復(fù)合材料的參數(shù)化建模技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了一種“米”字形體胞有限元計(jì)算模型，數(shù)值預(yù)報(bào)了三維四向編織復(fù)合材料的有效彈性模量。最近，楊振宇等又提出了一種十分接近三維編織復(fù)合材料真實(shí)結(jié)構(gòu)的有限元實(shí)體模型，數(shù)值預(yù)報(bào)了三維四向編織復(fù)合材料的彈性性能。但是，目前研究的大部分分析模型與編織復(fù)合材料的實(shí)際結(jié)構(gòu)相差較大，在對三維編織復(fù)合材料的彈性性能預(yù)測時(shí)還存在較大的誤差，模型的結(jié)構(gòu)和理論預(yù)測所用的方法有待進(jìn)一步改進(jìn)。相對而言，將實(shí)體模型作為分析模型，可以更加準(zhǔn)確地反映三維編織物的空間實(shí)際結(jié)構(gòu)。

       本文在作者已有的內(nèi)胞模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合陳利等的面胞紗線走向及Chou等對表面纖維束截面形狀的描述，建立了由面胞和內(nèi)胞組合的實(shí)體模型。然后通過有限元模型的加載計(jì)算，對三維四向編織復(fù)合材料的彈性性能進(jìn)行了理論預(yù)測，討論了組合的實(shí)體模型中面胞含量對整體彈性性能的影響，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。

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