


下載本文檔
版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
三維四向編織復(fù)合材料的三維結(jié)構(gòu)模型
自20世紀(jì)80年代以來,三維紡織布依族一直受到高度重視,并提出了各種幾何模型,以準(zhǔn)確預(yù)測三維紡織布依族的力學(xué)特性。例如,dan和ko介紹了四種不同的三維紡織布依的編織方法,并通過單元細(xì)胞方法建立了三維紡織布依的幾何模型。在此基礎(chǔ)上,提出了一種不同的纖維編織材料的三維結(jié)構(gòu),以表示纖維編織角和纖維體積的關(guān)系。研究了三維紡織布依的薄視結(jié)構(gòu)。討論了內(nèi)部、表面和角度上的纖維結(jié)構(gòu)。內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為兩種不同結(jié)構(gòu)的組合,分析了表面和角的纖維結(jié)構(gòu)。準(zhǔn)分析了三維紡織布依的三維結(jié)構(gòu)。齊德龍和李嘉璐根據(jù)三維四階段的紡織工藝過程,建立了三維紡織布依的三維模型,并考慮了纖維的宏觀尺寸。他還對(duì)三維四向紡織配套材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的驗(yàn)證。韓啟瑞和李可璐根據(jù)三維四向編織材料的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模型,并根據(jù)纖維的宏觀尺寸進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?;谏鲜鋈S四向編織復(fù)合材料的三維結(jié)構(gòu),作者提出了該模型的三維參數(shù)建模技術(shù)。然而,這種“米”型細(xì)胞的有限計(jì)算方法與編輯材料的實(shí)際預(yù)算模式有很大不同??梢越o出良好的預(yù)測結(jié)果,但給出的全球效應(yīng)分布不合理。為了模擬真實(shí)的三維紡織布依材料的薄視結(jié)構(gòu),本文以形成后的編織面料為研究對(duì)象。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在以前的研究基礎(chǔ)上提出了一種新的有限細(xì)胞結(jié)構(gòu)模型。該模型正確地反映了纖維梁的附著方式,符合三維四向紡織布依的真實(shí)結(jié)構(gòu)。1管理體制模型假設(shè)三維四向編織復(fù)合材料編織成型后,由于受提升裝置的拉緊作用,并且灌注了樹脂基體,纖維束之間會(huì)發(fā)生接觸甚至擠壓.為此,在建立三維四向編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)單元實(shí)體模型的過程中,需做如下假設(shè):1)經(jīng)過擠壓成型的編織復(fù)合材料內(nèi)部的纖維束,由于周圍纖維束的作用,它的截面保持為六邊形,如圖1所示,且截面形狀沿纖維束軸線方向保持不變;2)相鄰的纖維束都是互相緊密接觸的,所有纖維束具有相同的特性;3)由于編織過程中提升運(yùn)動(dòng)的拉伸作用,所以預(yù)成型體內(nèi)部纖維束不發(fā)生彎曲.在以上的假設(shè)中,假設(shè)1)是根據(jù)文獻(xiàn)中的研究結(jié)果顯示預(yù)成型織物中纖維束的截面近似為六邊形的形狀而做出的,而假設(shè)2)和3)都反映了纖維束的實(shí)際情況.2纖維束幾何參數(shù)在三維四步(1×1)矩形編織復(fù)合材料編織過程中,根據(jù)對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中纖維束運(yùn)行路徑的分析,可取出圖2所示的單元胞體(A×A×B)在空間上呈周期排列.考慮到纖維束的截面形狀,采用CAD軟件模擬出單元胞體的實(shí)體模型如圖3所示,為了清楚起見,圖中并沒有畫出由相鄰單元胞體穿插過來的非主要纖維.由于這個(gè)模型中纖維的空間關(guān)系看起來很復(fù)雜,為了研究所取胞體中纖維束之間的幾何位置關(guān)系,以及它們與模型尺寸之間的關(guān)系,可從這個(gè)胞體中截取一個(gè)同樣能夠反映這些關(guān)系,并且能讓其關(guān)系清晰可見的分析模型(如圖4所示,以下簡稱分析模型).所以計(jì)算模型與所取分析模型之間的關(guān)系為:A=√2a?B=b?胞體的高度相同,均為一個(gè)編織花節(jié)的長度.根據(jù)上面對(duì)纖維束截面形狀的假設(shè),經(jīng)過擠壓后纖維束的形狀可以由c,d,α三個(gè)參數(shù)來確定.通過實(shí)體模型中纖維束之間的接觸關(guān)系來確定胞體內(nèi)部的幾何關(guān)系.例如,從分析模型的頂視圖,可以看到纖維束的接觸情況若是圖5所示的第一種接觸方式,則可以得到4csinα2=a(1)若纖維束1和纖維束3在空間上的面接觸是圖6所示的第二種情況,則很容易得到它們兩軸線間最小距離D為D=2(d2+ccosα2)sinα2(2)同時(shí),根據(jù)兩根軸線在空間的位置關(guān)系,可解出D的另一種表達(dá)形式:D=√22ab√2a2+b2(3)同理,可求得軸線1與軸線4的空間距離與上面的結(jié)果相同.由視圖的對(duì)稱性可得到軸線2分別與軸線3和軸線4的距離也應(yīng)該與此距離相等.由圖4中的幾何關(guān)系可以得到編織角θ=arctan2ab(4)此外,分別通過纖維束3的軸線和纖維束4的軸線分別作平行于纖維束1軸線的兩平面,由于纖維束之間為緊密接觸,所以這兩個(gè)平面形成的鈍角即為纖維束的截面角α,經(jīng)推導(dǎo)可得α=arccos(-2a2b2+2a2)(5)聯(lián)立方程(1)~方程(5)可以確定纖維束的幾何參數(shù)如下:α=2arcsin(1√1+cos2θ)c=a4√1+cos2θd=a2cos?θ}(6)在編織復(fù)合材料中纖維束可看作單向復(fù)合材料,由纖維和基體材料組成,故有以下的關(guān)系:c2sin?α+2dcsin(α2)=Νjπ(?2)2κ-1f(7)其中,Nf為纖維單絲數(shù);?為纖維單絲直徑;κf為纖維束的斂集率.將(6)式代入(7)式,可以得到分析模型單元胞體的重要參數(shù)如下:a=?√2πΝfcos?θκf(8)b=2?tan?θ√2Νfπcos?θκf(9)通過這些參數(shù),便可以建立如圖7a所示的單元計(jì)算胞體模型.3纖維束含量對(duì)纖維束收斂特征的影響由圖7可以得到編織復(fù)合材料中纖維束的體積含量為ˉVf=AfAc(10)其中,Af為纖維束沿編織方向的截面面積;Ac為編織復(fù)合材料的橫截面積.將Ac=a22和Af=12·dcos?θ+d+2ccosα2cos?θ·a4?2代入式(10)可以得到:ˉVf≡0.75,即纖維束在整個(gè)胞體中占的體積含量為75%,所以發(fā)現(xiàn)當(dāng)纖維束處于擠壓狀態(tài)時(shí),編織復(fù)合材料中的纖維束體積含量為一個(gè)常值,不會(huì)隨編織角而改變,而只與纖維束的斂集率相關(guān).即編織復(fù)合材料中纖維體積含量只與纖維束中的纖維體積含量相關(guān).整個(gè)編織復(fù)合材料中,纖維的體積比為Vf=ˉVf×κf(11)纖維束的斂集率最大為:κf?max=π2√3,所以編織復(fù)合材料中最大纖維體積比為Vf·max=Vf×κf·max=0.68,即三維四向編織復(fù)合材料中,纖維的體積比不可能超過68%.如圖8所示,針對(duì)不同纖維束中的纖維排列方式以及纖維排列的緊密程度,其纖維束的斂集率也各不相同.4維動(dòng)復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)的新建立通過(10)式可以得到所取單元胞體的邊長隨編織角的變化趨勢如圖9和圖10所示.由圖9可見,單元胞體模型的邊長A隨編織角的增大而增大,隨纖維束的斂集率的增大而減小.由圖10可知,單元胞體模型的高度B隨編織角的增大而減小,隨纖維束的斂集率的增大也減小.顯然,新提出的模型十分真實(shí)地模擬了三維編織復(fù)合材料中,纖維束與纖維束之間的接觸與交織關(guān)系,以及纖維束與基體之間的空間幾何關(guān)系,清晰地描述了三維編織復(fù)合材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu).此模型在空間上呈周期性分布,有利于采用有限元的方法來研究其等效力學(xué)性能.總之,根據(jù)三維編織復(fù)合材料新的有限元實(shí)體模型的討論,可以得出如下的結(jié)論:1)新的實(shí)體模型十分真實(shí)地反映了編織復(fù)合材料內(nèi)部纖維束的交織情況,并對(duì)纖維束之間的空間關(guān)系作出了準(zhǔn)確的描述.同時(shí),也確立了模型參數(shù)與編織參數(shù)之間的關(guān)系;2
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 哪些因素會(huì)影響航空警示球的可視性
- 橙色扁平風(fēng)新媒體運(yùn)營年終述職匯報(bào)模板
- 行政管理師考試中的重要資料來源及試題及答案
- 2024年足球裁判員認(rèn)證考試要點(diǎn)試題
- 2024年體育經(jīng)紀(jì)人職業(yè)發(fā)展趨勢研究試題及答案
- 中國藥品零售業(yè)發(fā)展趨勢分析
- 常見的模具設(shè)計(jì)師考試試題及答案
- 2024年農(nóng)作物種子繁育員考試新鮮資訊試題及答案
- 2024年寧夏區(qū)考公務(wù)員考試行測歷年真題試題試卷答案解析
- 2024年模具設(shè)計(jì)師考試流程試題及答案
- 電商行業(yè)10萬字PRD
- 防溺水工作布置教師會(huì)議上校長講話:全力防溺水守護(hù)學(xué)生生命“生命線”
- 高一下學(xué)期《雙休時(shí)代自由時(shí)間背后暗藏殘酷篩選+你是“獵手”還是“獵物”?》主題班會(huì)
- 湖南省永州市祁陽市茅竹鎮(zhèn)中心學(xué)校2024-2025學(xué)年下學(xué)期期中監(jiān)測八年級(jí)下冊(cè)《物理》試卷(含答案)
- 交互式影像中敘事與視覺表達(dá)的融合及其觀眾體驗(yàn)研究
- 廣東省茂名市2025屆高三二??荚嚨乩碓囶}(含答案)
- 情緒的管理課件
- 重難點(diǎn)05 涉及二次函數(shù)的圖形變化類問題與二次函數(shù)有關(guān)的創(chuàng)新類問題(2種命題預(yù)測+77種題型匯-總+專題訓(xùn)練+3種解題方法)(解析版)
- 江蘇省外國語學(xué)校2024-2025學(xué)年度高二下學(xué)期期中考試歷史試題
- 精神分裂癥個(gè)案護(hù)理匯報(bào)
- 胰島素皮下注射團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論