三维机织复合材料的弯曲疲劳性能 被引量：4

1

作者 戎琦 邱夷平 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期42-44,53,共4页

在材料测试系统MTS上,采用三点弯曲加载方式对超厚三维正交机织复合材料(玻璃纤维/不饱和聚酯)分别进行静态及疲劳试验,对该材料的疲劳性能进行探索和预测。结果表明,材料的疲劳衰变主要分为3个阶段:产生小裂纹的初始阶段;损伤累积扩张... 在材料测试系统MTS上,采用三点弯曲加载方式对超厚三维正交机织复合材料(玻璃纤维/不饱和聚酯)分别进行静态及疲劳试验,对该材料的疲劳性能进行探索和预测。结果表明,材料的疲劳衰变主要分为3个阶段:产生小裂纹的初始阶段;损伤累积扩张阶段;材料刚度加速退化,疲劳破坏阶段。材料中纤维的体积含量不仅对其静态力学性能影响很大,对弯曲疲劳性能同样起到决定性作用。通过对弯曲疲劳加载后的剩余模量进行理论分析,验证了理论分析和实验数据之间的一致性,为实际预测复合材料剩余模量提供了依据。 展开更多

关键词 超厚三维正交复合材料 三点弯曲试验 疲劳性能 理论曲线

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z向纱对三维正交复合材料层间剪切性能影响 被引量：4

2

作者 孙绯 陈利 +3 位作者 孙颖 张倩倩 张典堂 黄健 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期111-115,共5页

采用置换法增强体成形工艺和树脂传递模塑（RTM）固化工艺制备炭纤维三维正交复合材料。对比研究了不同z向纱体积含量的三维正交复合材料的细观结构、层间剪切性能和破坏形貌。结果表明,基于置换法成形工艺制备的三维正交预制体其3个方... 采用置换法增强体成形工艺和树脂传递模塑（RTM）固化工艺制备炭纤维三维正交复合材料。对比研究了不同z向纱体积含量的三维正交复合材料的细观结构、层间剪切性能和破坏形貌。结果表明,基于置换法成形工艺制备的三维正交预制体其3个方向的纱线具有优异的伸直性;z向纱的体积含量在1%~5%时,对材料的层间剪切强度及模量的增强作用明显;同时,随着固化成型压力的增加,材料的层间剪切强度呈上升趋势,但当压力增大到一定程度,纤维屈曲现象明显,从而降低层间剪切强度的增加幅度;在层间剪切载荷的作用下,材料的主要破坏模式包括纤维的断裂、抽拔以及z向纱与树脂的脱粘,但相应增加z向纱的细度,使z向纱与基体之间的孔隙尺寸减小,可防止材料分层现象的产生。 展开更多

关键词 三维正交复合材料 细观结构 层间剪切强度

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基于均匀化方法的三维正交机织复合材料弹性性能预测 被引量：1

3

作者 顾卫平 徐斌 张雪雯 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2013年第12期1785-1788,共4页

根据三维正交机织复合材料中纤维束的空间几何特征,提出了改进的单胞模型,此模型包含经纬纱正交单胞、接结经单胞与接触单胞3种结构。考虑到各个单胞中的纤维束空间结构与变形特点,对纤维束截面尤其是对挤压处的纤维束进行了合理等效,... 根据三维正交机织复合材料中纤维束的空间几何特征,提出了改进的单胞模型,此模型包含经纬纱正交单胞、接结经单胞与接触单胞3种结构。考虑到各个单胞中的纤维束空间结构与变形特点,对纤维束截面尤其是对挤压处的纤维束进行了合理等效,以达到模型通用和简化计算目的。基于均匀化方法分别求得各单胞弹性常数,进一步运用刚度平均化方法获得三维机织复合材料的工程弹性常数。数值结果与实验结果对比表明新建模型的预测精度较好,且相同纤维体积含量情况下,横向弹性模量随机织角的逐渐增大而增大但纵向弹性模量减小。 展开更多

关键词 三维正交复合材料 弹性性能 均匀化方法 单胞模型

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三维正交机织复合材料弹道冲击实验及破坏模式 被引量：16

4

作者 刘元坤 张继伟 《纤维复合材料》 CAS 2009年第1期24-28,56,共6页

本文用钢芯弹对三维机织复合材料作弹道冲击测试。得到了弹体的入射速度和剩余速度,比较了常见几种材料的弹道性能评价参数的差异,并考察侵彻破坏模式和靶体最后的损伤破坏形态。在300-800m/s冲击速度范围下观测了材料的冲击破坏形态,... 本文用钢芯弹对三维机织复合材料作弹道冲击测试。得到了弹体的入射速度和剩余速度,比较了常见几种材料的弹道性能评价参数的差异,并考察侵彻破坏模式和靶体最后的损伤破坏形态。在300-800m/s冲击速度范围下观测了材料的冲击破坏形态,发现机织复合材料受弹面和子弹出射面破坏形态不一样,受弹面主要是以纤维的压缩、剪切破坏以及基体开裂为主,出射面以纤维的拉伸、厚度方向的纱线断裂为主要破坏模式。通过对破坏模式和形态的分析,可以帮助建立更加准确的破坏准则,从而在设计抗弹材料时起到一定的作用。 展开更多

关键词 三维正交机织复合材料 弹道冲击 破坏模式

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二维与三维机织复合材料的力学性能实验研究 被引量：11

5

作者 戎琦 邱夷平 《纤维复合材料》 CAS 2006年第2期13-15,24,共4页

通过对超厚三维正交机织复合材料及二维机织层合板分别进行拉伸和压缩实验,研究比较两复合材料刚度和强度特性的差异;研究发现无论是三维机织材料的拉、压,还是二维层合板的拉、压的应力—应变曲线都可近似为直线关系,而且具有脆性破坏... 通过对超厚三维正交机织复合材料及二维机织层合板分别进行拉伸和压缩实验,研究比较两复合材料刚度和强度特性的差异;研究发现无论是三维机织材料的拉、压,还是二维层合板的拉、压的应力—应变曲线都可近似为直线关系,而且具有脆性破坏的特点;三维复合材料的拉、压强度要高于二维层合板,是由于不同的增强相结构及纤维含量造成;不同的破坏模式对材料强度影响很大。 展开更多

关键词 超厚三维正交机织复合材料 层合板 拉压性能

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三维正交机织复合材料单胞特征单元及其应用 被引量：11

6

作者 邢誉峰 田金梅 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期881-885,共5页

基于三维正交机织复合材料,提出了一种特征单元均匀化分析方法。用“特征单元”来表示能够反映单胞的几何构造细节和材料构造细节的单元。首先用一般有限元方法对三维正交机织复合材料单胞进行分析得到总体刚度矩阵,利用该矩阵的特征向... 基于三维正交机织复合材料,提出了一种特征单元均匀化分析方法。用“特征单元”来表示能够反映单胞的几何构造细节和材料构造细节的单元。首先用一般有限元方法对三维正交机织复合材料单胞进行分析得到总体刚度矩阵,利用该矩阵的特征向量建立了单胞的特征单元。通过比较特征单元的刚度矩阵元素和利用传统均匀化方法得到的刚度矩阵元素,说明了特征单元能够反应单胞的几何构造和材料构造细节。为了验证特征单元的有效性,分别用特征单元、传统均匀化方法和一般有限元方法计算了三维正交机织复合材料梁的固有频率,结果表明特征单元精度比传统均匀化方法高,而计算量比一般有限元方法大幅度降低。 展开更多

关键词 三维正交机织复合材料 均匀化方法 特征单元 固有频率

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三维正交机织复合材料准静态侵彻实验和有限元模拟 被引量：8

7

作者 姬长干 《纤维复合材料》 CAS 2007年第4期48-52,共5页

用钢制侵彻体对三维正交机织复合材料在MTS材料试验机上作准静态侵彻测试,得到的准静态侵彻位移-载荷曲线用来研究材料的能量吸收和破坏模式。根据三维机织复合材料的细观结构建立单胞模型,结合应力更新原理编写用户子程序(VUMAT)。利用... 用钢制侵彻体对三维正交机织复合材料在MTS材料试验机上作准静态侵彻测试,得到的准静态侵彻位移-载荷曲线用来研究材料的能量吸收和破坏模式。根据三维机织复合材料的细观结构建立单胞模型,结合应力更新原理编写用户子程序(VUMAT)。利用ABAQUS有限元软件及用户子程序模拟实验过程,得到的位移-载荷曲线与实验对比,可以看出有限元计算得到的结果与真实实验比较吻合,表明单胞的建立和用户子程序的编写是正确的。 展开更多

关键词 三维正交机织复合材料 单胞模型 用户子程序 有限元模拟 破坏模式

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三维正交机织复合材料弹道侵彻有限元模拟 被引量：8

8

作者 贾西文 高彦涛 刘元坤 《纤维复合材料》 CAS 2010年第1期43-48,共6页

测试复合材料弹道侵彻性质,得到复合材料弹道侵彻过程中子弹的入射速度和剩余速度及冲击破坏形态。基于复合材料的真实细观结构,建立细观结构模型,运用商用有限元软件ABAQUS/Explicit计算复合材料弹道侵彻破坏过程。研究发现三维正交复... 测试复合材料弹道侵彻性质,得到复合材料弹道侵彻过程中子弹的入射速度和剩余速度及冲击破坏形态。基于复合材料的真实细观结构,建立细观结构模型,运用商用有限元软件ABAQUS/Explicit计算复合材料弹道侵彻破坏过程。研究发现三维正交复合材料不同破坏机制:三维正交机织复合材料不产生冲击分层,纤维断裂和基体开裂是主要吸能模式,复合材料冲击破坏是最主要的破坏模式。 展开更多

关键词 三维正交机织复合材料 细观结构模型 有限元法 弹道冲击

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三维正交机织复合材料低周弯曲疲劳力学性能有限元模拟 被引量：7

9

作者 汪金花 方芳 +2 位作者 杨格 吴利伟 孙宝忠 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期797-802,共6页

为了深入理解三维正交机织复合材料(3DOWC)疲劳性能,改进材料抗疲劳设计,结合三维正交机织复合材料试样经纱方向准静态三点弯曲及60%应力水平下的三点弯曲疲劳实验与ABAQUS有限元软件,构建了全尺寸三维实体模型,研究了三维正交机织复合... 为了深入理解三维正交机织复合材料(3DOWC)疲劳性能,改进材料抗疲劳设计,结合三维正交机织复合材料试样经纱方向准静态三点弯曲及60%应力水平下的三点弯曲疲劳实验与ABAQUS有限元软件,构建了全尺寸三维实体模型,研究了三维正交机织复合材料在低周循环载荷下的弯曲疲劳性能,经分析得到循环加载下模型应力分布情况和疲劳损伤形态。结果表明:经纱为材料最重要的承载部件,中间加载区域为材料应力集中区,损伤主要位于应力集中区的Z纱通道处的经纱上,随着循环增加,逐渐在中心加载区域的上部和下部形成三角形损伤区域,该研究在复合材料设计与优化中具有指导意义。 展开更多

关键词 三维正交机织复合材料 低周弯曲疲劳 力学性能 有限元分析 应力分布 疲劳损伤

原文传递

三维正交机织复合材料的单胞模型及应用 被引量：7

10

作者 余育苗 王肖钧 +1 位作者 李永池 王志海 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期181-185,共5页

根据三维正交机织复合材料的结构特点,在假设纤维束横截面为矩形的基础上建立一种单胞模型,该模型由3组互相正交的纤维与基体组成。首先利用这一模型,推导出纤维体积分数与纤维粗度、机织密度等织物参数的关系式,通过测量单胞单元的单... 根据三维正交机织复合材料的结构特点,在假设纤维束横截面为矩形的基础上建立一种单胞模型,该模型由3组互相正交的纤维与基体组成。首先利用这一模型,推导出纤维体积分数与纤维粗度、机织密度等织物参数的关系式,通过测量单胞单元的单层厚度得到纤维体积分数,计算值和实验值较为吻合。然后在假定纤维和基体均为线弹性材料的基础上,利用材料力学方法推导出了3个正交方向的杨氏模量表达式,该表达式简单明了,给出了三维正交机织复合材料杨氏模量与纤维和基体的杨氏模量以及纤维体积分数间的关系,算例的计算结果与实验值有良好的一致性,这说明所建立的单胞模型具有合理性。 展开更多

关键词 三维正交机织复合材料 单胞模型 织物参数 纤维体积分数 杨氏模量

原文传递

三维正交机织复合材料力学性能研究进展 被引量：6

11

作者 荆云娟 张元 +2 位作者 赵领航 贾哲昆 王海涛 《棉纺织技术》 CAS 北大核心 2017年第3期12-15,共4页

总结三维正交机织复合材料力学性能的研究现状与发展趋势。介绍了纱线截面对三维正交机织复合材料弹性模量的影响;阐述了三维正交机织复合材料几何结构的数值表征特点;总结了国内外三维正交机织复合材料的准静态力学性能和动态力学性能... 总结三维正交机织复合材料力学性能的研究现状与发展趋势。介绍了纱线截面对三维正交机织复合材料弹性模量的影响;阐述了三维正交机织复合材料几何结构的数值表征特点;总结了国内外三维正交机织复合材料的准静态力学性能和动态力学性能研究成果。认为:三维正交机织复合材料细观结构的分析已较为成熟,但应在所建模型中考虑实际的纱线状态;研究纱线与基体的界面性能也很重要,尚待加强相关研究。 展开更多

关键词 三维正交机织复合材料 力学性能 几何结构 经纱 纬纱 模量 剪切

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二维与三维机织复合材料力学性能的实验研究 被引量：4

12

作者 戎琦 邱夷平 《国际纺织导报》 2006年第11期54-56,58,共4页

对超厚三维正交机织复合材料及二维机织层合板分别进行了拉伸和压缩实验,研究比较了两种复合材料刚度和强度特性的差异。研究发现无论是三维机织材料的拉压还是二维层合板的拉压应力应变曲线都近似为直线,而且具有脆性破坏的特点;三维... 对超厚三维正交机织复合材料及二维机织层合板分别进行了拉伸和压缩实验,研究比较了两种复合材料刚度和强度特性的差异。研究发现无论是三维机织材料的拉压还是二维层合板的拉压应力应变曲线都近似为直线,而且具有脆性破坏的特点;三维复合材料的拉压强度要高于二维层合板。这主要是由于材料不同的增强相结构及纤维含量造成;不同的破坏模式对材料强度影响很大。 展开更多

关键词 超厚三维正交机织复合材料 层合板 拉伸试验 压缩试验

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三维正交机织复合材料翼子板多尺度可靠性优化设计 被引量：5

13

作者 陶威 刘钊 +1 位作者 许灿 朱平 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期615-623,共9页

三维正交机织复合材料具有优异的力学性能和抗分层能力,在汽车轻量化应用方面前景广阔.以三维正交机织复合材料汽车翼子板为研究对象,基于多尺度仿真预测方法,建立复合材料弹性性能解析预测模型和翼子板宏观有限元模型.同时针对材料和... 三维正交机织复合材料具有优异的力学性能和抗分层能力,在汽车轻量化应用方面前景广阔.以三维正交机织复合材料汽车翼子板为研究对象,基于多尺度仿真预测方法,建立复合材料弹性性能解析预测模型和翼子板宏观有限元模型.同时针对材料和结构设计变量的不确定性,结合蒙特卡洛可靠性分析方法、Kriging代理模型和粒子群优化算法,实现复合材料翼子板多尺度可靠性优化设计.结果表明:优化后的翼子板在满足结构刚度和可靠性要求的同时,达到了21.93%的轻量化效果. 展开更多

关键词 三维正交机织复合材料 汽车翼子板 Kriging代理模型 多尺度仿真 可靠性优化设计

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三维正交机织复合材料在重复低速冲击下的有限元仿真

14

作者 祝泽彬 应志平 《建模与仿真》 2023年第3期2049-2059,共11页

为了建立碳纤维三维正交机织复合材料(3DOWCs)在重复低速冲击下的有限元仿真,本工作将仿真与实验进行比较,以验证仿真的有效性。通过在自制的3D机织机上制造了3DOWCs板件,并对其进行50 J重复低速冲击试验,获得断裂形貌与力学曲线。使用... 为了建立碳纤维三维正交机织复合材料(3DOWCs)在重复低速冲击下的有限元仿真,本工作将仿真与实验进行比较,以验证仿真的有效性。通过在自制的3D机织机上制造了3DOWCs板件,并对其进行50 J重复低速冲击试验,获得断裂形貌与力学曲线。使用多步骤方法模拟重复冲击的试验,冲击过程中引入重启动技术与人工阻尼。建立了多尺度的有限元模型,并将增强丝束材料属性与损伤模式集成至ABAQUS/Explicit用户定义材料子程序(VUMAT)中,3DOWCs损伤模型包含基于位移的失效模型与三维Hashin失效准则,以模拟3DOWCs在重复低速冲击载荷的损伤演化。使用对称边界条件,建立了1/4有限元模型,以减少计算成本。与实验结果相比,首次冲击的力学曲线、三次冲击的峰值力、损伤分布的连续性验证了该模型的有效性。 展开更多

关键词 三维正交机织复合材料 重复冲击 有限元仿真 低速冲击 断裂形貌 用户定义 计算成本 失效模型

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三维正交机织复合材料的弹道性能和破坏模式 被引量：3

15

作者 余育苗 王肖均 +1 位作者 李永池 王志海 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期523-528,共6页

利用球形弹和柱形弹对Kevlar/乙烯基树脂和E-玻璃纤维/乙烯基树脂三维正交机织复合材料进行弹道实验。结果表明,材料对球形弹的抗侵彻能力比对柱形弹的强;Kevlar/乙烯基树脂比E-玻璃纤维/乙烯基树脂具有更好的抗弹侵彻性能;迎弹面以压... 利用球形弹和柱形弹对Kevlar/乙烯基树脂和E-玻璃纤维/乙烯基树脂三维正交机织复合材料进行弹道实验。结果表明,材料对球形弹的抗侵彻能力比对柱形弹的强;Kevlar/乙烯基树脂比E-玻璃纤维/乙烯基树脂具有更好的抗弹侵彻性能;迎弹面以压缩剪切破坏为主,而背面则以纤维拉伸破坏模式为主;z向纤维的存在,提高了三维正交机织复合材料的面内强度,使之不易发生分层、鼓包等破坏现象,其结果使得面内吸能为其主要吸能机制。 展开更多

关键词 爆炸力学 吸能机制 弹道侵彻 三维正交机织复合材料 E-玻璃纤维

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三维正交机织复合材料力学模型研究进展 被引量：1

16

作者 荆云娟 《山东纺织科技》 2014年第6期45-49,共5页

文章针对细观结构和理论模型进行了综述和回顾,重点介绍了三维正交机织复合材料的分析模型,以期待为今后的研究工作提供借鉴。

关键词 三维正交机织复合材料 细观结构 理论模型

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三维正交机织铜丝/玻璃纤维层间混杂复合材料的拉伸和弯曲性能研究

17

作者 许福军 姚澜 +3 位作者 张凤翔 张琳婕 邓惠文 邱夷平 《纤维复合材料》 CAS 2013年第1期36-40,共5页

本文设计和制作了两种层间混杂结构的三维正交机织铜丝/玻璃纤维复合材料,分别为铜丝单面混杂和双面混杂复合材料。两种复合材料的拉伸性能和弯曲性能测试结果表明,单面铜丝/玻璃纤维混杂复合材料的归一化拉伸强度和模量分别为1 214 MPa... 本文设计和制作了两种层间混杂结构的三维正交机织铜丝/玻璃纤维复合材料,分别为铜丝单面混杂和双面混杂复合材料。两种复合材料的拉伸性能和弯曲性能测试结果表明,单面铜丝/玻璃纤维混杂复合材料的归一化拉伸强度和模量分别为1 214 MPa和83 GPa;高于双面铜丝/玻纤混杂复合材料44%和51%。单面铜丝/玻璃纤维混杂复合材料的归一化弯曲强度为964 MPa,高于双面铜丝/玻纤复合材料27%。两者的弯曲模量比较接近,均为60 GPa左右。由于铜丝的混杂效应,三维正交机织铜丝/玻璃纤维层间混杂复合材料的拉伸和弯曲性能与相同结构的玻璃纤维复合材料相比有一定的下降。 展开更多

关键词 三维正交机织复合材料 混杂复合材料 玻璃纤维 铜丝纤维 拉伸性能 弯曲性能

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纤维增强复合材料冲击失效的二元模型分析

18

作者 储火 陶伟明 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1502-1507,共6页

为了分析纤维增强复合材料在冲击载荷作用下的损伤破坏问题,提出一种基于二元模型的有限元方法.将复合材料分为纤维束和等效介质2部分,根据它们的受力变形特点,分别采用杆单元和三维实体单元进行模拟,通过多点约束将2种单元集成为二元模... 为了分析纤维增强复合材料在冲击载荷作用下的损伤破坏问题,提出一种基于二元模型的有限元方法.将复合材料分为纤维束和等效介质2部分,根据它们的受力变形特点,分别采用杆单元和三维实体单元进行模拟,通过多点约束将2种单元集成为二元模型.同时,对这些单元分别选用合适的失效准则模拟冲击作用下的损伤失效过程,并通过用户子程序VUMAT编程实现.采用该方法对三维正交机织复合材料靶板的弹道侵彻过程进行仿真分析,结果表明:得到的子弹剩余速度与文献中的实验值和仿真结果较吻合,该二元模型和方法在纤维增强复合材料冲击破坏分析中具有较高的计算精度和效率. 展开更多

关键词 二元模型 冲击破坏 有限元分析 三维正交机织复合材料 弹道侵彻

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