三维编织碳/碳复合材料预制体结构模拟

通过分析纱线拓扑结构,用单胞的旋转和合成,实现了8.4°,22°两种编织角的三维编织碳/碳复合材料预制体结构的计算机图形模拟,纱线空间走向和截面变形,空隙形状和大小能方便地用图形显示,所模拟的结构与实物相似.从而解决了分析预制体内部结构的难题,为合理设计CVI工艺,进行碳/碳复合材料力学性能的分析奠定了基础.     

三维编织复合材料的力学性能研究现状

对近年来关于三维编织复合材料力学性能的研究方法和内容进行了综述.归纳出三类主要研究方法:实验研究、细观结构力学模型研究、数值仿真研究.实验研究集中于测试各种编织参数和载荷对其力学性能指标的影响.细观结构力学模型研究主要是通过三维编织体的拓扑结构建立力学分析模型,主要是"米"字枝状模型、纤维倾斜模型和3细胞模型.数值仿真研究是基于材料的线弹性力学,利用有限元分析法对其力学性能进行数值仿真.本工作对当前研究的关键问题进行了分析,就今后的研究工作发表了一些看法.     

纯涤纶股线拉伸力学性能与捻度的关系

制取了6种捻度的纯涤纶短纤维环锭纱，对同一捻度的单纱合股后反向加捻成不同捻度的股线，通过测试股线的断裂强度、断裂伸长率、初始模量，发现涤纶股线断裂强度随着股线捻度的增加出现三个极大值，且分布有一定规律。分析了股线断裂强度、断裂伸长率、初始模量与单纱捻度、捻比之间的关系，并拟合出断裂强度、断裂伸长率与单纱捻度、股线捻度间的关系方程式。     

三维编织复合材料预制体孔隙的几何仿真

根据四步编织法的纱线运动规律及实验观察,结合纱线截面的挤压变形,提出了用数值元分离连续纱线确定其空间形态的方法.借助VC 及SolidWorks软件的参数化图形建模特点,建立了能模拟各种编织参数预制体孔隙实体,计算孔隙体积及其表面积的软件系统.对编织角为25°和35°,主体纱数为2×4和3×3,纤维体积分数为30%和40%的预制体孔隙进行了模拟和计算.结果表明,在其它参数不变的情况下,随着编织角或纤维体积分数的增大,纱线间孔隙的总体积和表面积减小,单位体积表面积增加;预制体孔隙模拟值与体积理论值的相对误差低于5%.孔隙模拟实体清晰地反映了一个组织循环内孔隙的分布和形状随参数变化而改变的形貌.