三维编织复合材料紧固件剪切强度预报

建立了三维缎纹编织复合材料代表性体积单元(RVE)和紧固件剪切试件模型,引入周期性边界条件,建立了材料的宏观力学性能预报方法,并采用跨尺度计算方法对不同受载角度下的紧固件剪切破坏过程进行了有限元模拟。进行了三维缎纹编织复合材料紧固件的剪切试验,有限元计算结果与试验结果吻合较好,验证了本方法的可行性。分析了不同受载角度对剪切破坏模式及强度的影响,结果表明,该编织复合材料剪切强度随受载角度增大而降低,且具有不同的损伤起始位置和扩展过程。     

三维碳/碳复合材料板件拉伸强度预报

针对三维碳/碳复合材料板件开孔敏感性问题进行了试验与有限元分析。建立了三维碳/碳复合材料代表体积单元(RVE)和完好板件、开孔板件的有限元模型,给出了宏观应力到细观应力的转换方法,并基于此方法,实现了完好板件、开孔板件拉伸破坏过程的数值模拟。进行了三维碳/碳复合材料完好板件和开孔板件的单向拉伸试验,模拟计算结果与试验结果吻合良好。分析了不同宽径比(WTDR)对开孔板件拉伸强度的影响,其中当宽径比达到6时,开孔板拉伸极限强度相比完好板下降11.5%,可以认为如果宽径比不低于6,开孔对板件拉伸极限强度影响较小。该结论可以为碳/碳复合材料开孔板件设计提供指导。