纺织学报 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (08): 76-83.doi: 10.13475/j.fzxb.20201100108
REN Libing1,2, CHEN Li1,2(), JIAO Wei1,2
摘要:
织物预制体结构参数之间的相互关系是高性能复合材料设计需要解决的关键问题。为建立层联机织预制体的细观几何关系,通过显微观察和结构分析提出基于一元二次函数的抛物线凸透镜形纬纱横截面、抛物线形经纱路径等假设,通过研究典型的多层平纹层间联锁结构层联机织预制体,建立预制体全厚度单胞模型,推导其细观结构参数的几何表达,获得纱线横截面变异系数、预制体厚度和纤维体积含量的计算方法,从而实现预制体结构的细观设计。通过实测值和理论预测值的对比,验证了该细观模型的有效性和合理性,并确定了层联机织平纹预制体的纱线填充因子取值区间为0.73~0.87。
中图分类号:
[1] | 周储伟, 喻溅鉴, 周光明. 三维机织复合材料的一种梁单元微观力学模型[J]. 复合材料学报, 2004(6):155-160. |
ZHOU Chuwei, YU Jianjian, ZHOU Guangming. Micro beam model for 3D woven composite materials[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2004(6):155-160. | |
[2] |
QUINN J P, HILL B J, MCILHAGGER R. An integrated design system for the manufacture and analysis of 3D woven preforms[J]. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2001, 32(7):911-914.
doi: 10.1016/S1359-835X(01)00007-0 |
[3] |
HOFSTEE J, KEULEN F V. 3D geometric modeling of a draped woven fabric[J]. Composite Structures, 2001, 54(2):179-195.
doi: 10.1016/S0263-8223(01)00087-3 |
[4] | 邵明正. 层联机织复合材料微观结构建模与仿真[D]. 天津:天津工业大学, 2017: 7. |
SHAO Mingzheng. Layer-interlocked woven composites micro structure modeling and simulation[D]. Tianjin:Tiangong University, 2017: 7. | |
[5] | 杨彩云, 李嘉禄. 基于纱线真实形态的三维机织复合材料微观结构及其厚度计算[J]. 复合材料学报, 2005(6):178-182. |
YANG Caiyun, LI Jialu. Microstructure and thickness equation of 3D woven composites based on yarn's true configuration[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2005(6):178-182. | |
[6] | 杨彩云. 三维角联锁结构复合材料的力学性能研究[D]. 天津:天津工业大学, 2005:17-20. |
YANG Caiyun. Study on the mechanical properties of 3D angular interlocking structure composites[D]. Tianjin: Tiangong University, 2005:17-20. | |
[7] | 郑君, 温卫东, 崔海涛, 等. 2.5维机织结构复合材料的几何模型[J]. 复合材料学报, 2008(2):143-148. |
ZHENG Jun, WEN Weidong, CUI Haitao, et al. Geometric model of 2.5 dimensional woven struc-tures[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2008(2):143-148. | |
[8] |
DONG W F, XIAO J, LI Y. Finite element analysis of the tensile properties of 2.5D braided composites[J]. Materials Science and Engineering: A, 2007, 457(1):199-204.
doi: 10.1016/j.msea.2006.12.032 |
[9] |
ZHANG D, WAAS A M, PANKOW M, et al. Flexural behavior of a layer-to-layer orthogonal interlocked three-dimensional textile composite[J]. Journal of Engineering Materials and Technology, 2012, 134(3):031009.
doi: 10.1115/1.4006501 |
[10] |
ZHANG D, CHEN L, WANG Y, et al. Finite element analysis of warp-reinforced 2.5D woven composites based on a meso-scale voxel model under compression loading[J]. Applied Composite Materials, 2017, 24(4):911-929.
doi: 10.1007/s10443-016-9565-5 |
[11] | 陈利, 焦伟, 王心淼, 等. 三维机织复合材料力学性能研究进展[J]. 材料工程, 2020, 48(8):62-72. |
CHEN Li, JIAO Wei, WANG Xinmiao, et al. Research progress on mechanical properties of 3D woven composites[J]. Journal of Materials Engineering, 2020, 48(8):62-72. |
[1] | 檀江涛, 蒋高明, 高哲, 郑培晓. 抗低速冲击纺织复合材料头盔壳体研究进展[J]. 纺织学报, 2021, 42(08): 185-193. |
[2] | 张婷婷, 许可欣, 金梦甜, 葛世洁, 高国洪, 蔡一啸, 王华平. 纤维素基有机-无机纳米光催化复合材料制备及其水处理应用的研究进展[J]. 纺织学报, 2021, 42(07): 175-183. |
[3] | 周濛濛, 蒋高明, 高哲, 郑培晓. 纬编衬经衬纬管状织物增强复合材料研究进展[J]. 纺织学报, 2021, 42(07): 184-191. |
[4] | 张倩玉, 秦志刚, 阎若思, 贾立霞. 剪切增稠液/纤维复合材料防弹性能的研究进展[J]. 纺织学报, 2021, 42(06): 180-188. |
[5] | 陈小明, 李晨阳, 李皎, 谢军波, 张一帆, 陈利. 三维针刺技术研究进展[J]. 纺织学报, 2021, 42(05): 185-192. |
[6] | 乔灿灿, 姜亚明, 齐业雄, 林温妮, 张野. 冲击波在陶瓷增强纬编双轴向多层衬纱织物及机织物复合材料中传递的表征[J]. 纺织学报, 2021, 42(05): 84-89. |
[7] | 姜生, 吉利梅. 聚乙烯醇增强氯化聚乙烯-受阻酚阻尼复合材料的制备及其性能[J]. 纺织学报, 2021, 42(04): 55-61. |
[8] | 陆振乾, 杨雅茹, 荀勇. 纤维对水泥基复合材料性能影响研究进展[J]. 纺织学报, 2021, 42(04): 177-183. |
[9] | 杨鑫, 邵慧奇, 蒋金华, 陈南梁. 六角形编织物的微观结构模拟[J]. 纺织学报, 2021, 42(04): 85-92. |
[10] | 胡静, 张开威, 李冉冉, 林金友, 刘宇清. 亚麻分层纳米纤维素的制备及其增强热电复合材料性能[J]. 纺织学报, 2021, 42(02): 47-52. |
[11] | 宋星, 金肖克, 祝成炎, 蔡冯杰, 田伟. 玻璃纤维/光敏树脂复合材料的3D打印及其力学性能[J]. 纺织学报, 2021, 42(01): 73-77. |
[12] | 吕庆涛, 赵世波, 杜培健, 陈利. 树脂基纺织复合材料疲劳性能表征与分析方法研究现状[J]. 纺织学报, 2021, 42(01): 181-189. |
[13] | 杨甜甜, 王岭, 邱海鹏, 王晓猛, 张典堂, 钱坤. 三维机织角联锁SiCf/SiC复合材料弯曲性能及损伤机制[J]. 纺织学报, 2020, 41(12): 73-80. |
[14] | 林琛, 成玲. 缝合复合材料的研究进展及其在海洋领域的应用[J]. 纺织学报, 2020, 41(12): 166-173. |
[15] | 陈小明, 李皎, 张一帆, 谢军波, 李晨阳, 陈利. 回转结构预制体柔性针刺成型系统设计[J]. 纺织学报, 2020, 41(11): 156-161. |
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