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一种改进的三维四向编织复合材料单胞模型及宏观弹性常数预测方法

王荣桥 刘茜 胡殿印 张龙 申秀丽

王荣桥, 刘茜, 胡殿印, 等. 一种改进的三维四向编织复合材料单胞模型及宏观弹性常数预测方法[J]. 复合材料学报, 2017, 34(9): 1973-1981. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170112.002
引用本文: 王荣桥, 刘茜, 胡殿印, 等. 一种改进的三维四向编织复合材料单胞模型及宏观弹性常数预测方法[J]. 复合材料学报, 2017, 34(9): 1973-1981. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170112.002
Wang Rongqiao, Liu Xi, Hu Dianyin, et al. Improved unit cell model and elastic constant prediction method of 3D four-directional braided composites[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2017, 34(9): 1973-1981. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170112.002
Citation: Wang Rongqiao, Liu Xi, Hu Dianyin, et al. Improved unit cell model and elastic constant prediction method of 3D four-directional braided composites[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2017, 34(9): 1973-1981. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170112.002

一种改进的三维四向编织复合材料单胞模型及宏观弹性常数预测方法

doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170112.002
基金项目: 国家自然科学基金(51675024;51305012;51375031);航空科学基金(2014ZB51);国防基础科研计划(B2120132006)
详细信息
    通讯作者:

    胡殿印,博士,副教授,硕士生导师,研究方向为复合材料建模及寿命评估、疲劳可靠性等,E-mail:hdy@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: TB330.1

Improved unit cell model and elastic constant prediction method of 3D four-directional braided composites

  • 摘要: 提出了一种考虑打紧工艺导致纤维束截面形状沿其轨迹方向连续变化的三维四向编织复合材料改进单胞模型,并用于宏观弹性常数预测方法。首先,基于编织工艺过程分析,确定了单胞内部的纤维束布局形式;然后,从几何上推导了纤维束受挤压部位的位置坐标,并假设纤维束在受挤压前截面为圆形,受挤压部位发生圆形到椭圆的过渡变化,导致纤维轨迹产生弯曲,建立了纤维束截面为圆形和椭圆连续变化的改进单胞模型。通过该模型推导单胞编织参数和几何尺寸的数学关系,由此得出的几何特征数据与试件实测数据较为吻合,花节长度的预测值相对误差小于4%,相比于不考虑纤维束挤压变形的单胞模型更接近实际情况。最后,基于该改进的单胞模型,预测了三维四向编织复合材料的宏观弹性常数,并进一步研究了编织角和纤维体积分数对弹性常数的影响规律。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-14
  • 修回日期:  2017-01-05
  • 刊出日期:  2017-09-15

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