纺织学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (5): 40-0.

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用于缎纹机织复合材料力学行为数值模拟的新单胞模型

  

  1. 北京航空航天大学航空科学与工程学院
  • 收稿日期:2013-06-19 修回日期:2013-12-05 出版日期:2014-05-15 发布日期:2014-05-09
  • 通讯作者: 卢子兴 E-mail:luzixing@buaa.edu.cn
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目

New single cell model for numerical simulation of mechanical behavior of satin weave composites

  • Received:2013-06-19 Revised:2013-12-05 Online:2014-05-15 Published:2014-05-09

摘要: 针对缎纹机织复合材料的数值模拟工作,为了在保证精度的前提下提高计算效率,本文基于五枚正则缎纹机织复合材料的细观结构,构造了一种新的平行四边形单胞模型。然后,利用该新模型和传统的矩形单胞模型,并采用Linde失效准则,模拟了复合材料在经向拉伸及面内剪切载荷作用下的应力-应变行为。模拟结果表明,两种单胞模型的计算结果一致,与实验值吻合较好,但新模型相比传统模型其建模工作量减小了近80%,计算效率提高近90%,是一种更为合理、高效的建模分析方法。此外,还将新单胞模型的构造方法推广到其它正则缎纹机织复合材料,为该类复合材料的优化设计及力学性能分析提供了一种高效的建模方法。

关键词: 缎纹, 机织复合材料, 单胞模型, 渐进损伤, 有限元

Abstract: To improve the efficiency of numerical simulation for satin weave composites without loss of accuracy, a new parallelogrammic unit cell was proposed based on the meso-structure of 5-harness satin weave composites. By introducing the failure criteria proposed by Linde, the stress-strain relation of the composites under traction in the warp direction/in-plane shear was simulated by finite element (FE) model based on the novel parallelogrammic unit cell and traditional rectangular unit cell respectively. Comparison between the numerical results of these two unit cells shows great accordance and both of them capture the data from experiments. Given its great advantage on diminishing the model size and computational efficiency compared with the traditional unit cell, the parallelogrammic unit cell is proved to be rational and effective. Furthermore, the method of constructing parallelogrammic unit cell for other regular satin weave composites is proposed, providing an effective way for optimal design and mechanical analysis of this kind of composites.

Key words: satin, woven composites, single cell model, progressive damage, FEM

中图分类号: 

  • TB332
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