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《西北工业大学》 2002年
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织物成形模拟的有限元方法研究

张庆丰  
【摘要】: 织物变形的模拟问题是从上个世纪80年代中期开始研究的问题,其中有限元方法模拟则开始于上个世纪90年代,距今只有10年左右的历史。国际上这方面的研究方兴未艾,国内研究比较有限,尤其是有限元方法模拟织物变形在国内尚未见到相关文献。迄今为止有限元方法是最有可能全面体现织物材料特性的方法,也是最有希望完全准确反映织物变形的方法,因此本文以织物悬垂的有限元模拟为对象,进行了研究,本文主要有以下几个方面的工作: (1) 对国内外织物变形研究的历史和现状进行了综合论述,并调查了壳元文献中对有限旋转的表达方法,给以分类。 (2) 提出了一个用相对夹角表达有限旋转的壳元模型,并推导了详尽的算法。在织物的悬垂模拟中有限旋转起着重要作用。作者为此提出了一种有限旋转描述模型,该模型建立各个结点在初始构形上的局部坐标系,使用法线在局部坐标的相对夹角的变化来描述法线的变化。这样的有限旋转描述方法比经典的线性描述准确,比几何精确壳理论的Rodrigues参数表达法要简单。可以说是一种简单而准确的有限旋转表达方法,尤其是该算法的实现比几何精确壳理论要简单。该方法存在不能描述弯矩边界条件的缺点,但对于织物悬垂模拟来说足够可行,因为织物一般不能承受弯矩载荷。 (3) 在上面的有限旋转模型的基础上,按照几何非线性有限元理论,作者详尽地推导了退化曲壳元的T.L.算式。在单元的选用上,通过比较作者选用了9结点的Heterosis单元,最后在计算中应用节减积分技术,由此建立了一套行之有效的有限元算法。 (4) 把织物作为连续介质,探讨了其本构关系的建立问题。假定织物是线弹性的,且是均匀正交异性材料,建立了织物的正交异性本构关系,并讨论了其中的弹性模量的选取问题。指出应该选用织物的弯曲刚度推导出的弹性模量作为本构中的弹性模量,而不是实测的弹性模量。另外讨论了织物的泊松比对其悬垂变形的影响问题,指出正常范围内的泊松比对织物的悬垂变形影响不大。 (5) 按照前述算法编制了有限元程序,模拟了织物的二维和三维悬垂,并给出了织物悬垂的动态过程的图形。这些结果可以应用于纺织界的悬垂预测和评价,也可用于计算机图形学的织物变形模拟,同样也可以用在航空制造的某些特殊工件的加工工序中(如使用碳纤维、玻璃纤维等加工一些工件的工序),随着织物在航空制造业中越来越广泛的使用,这种模拟技术在航空制造业的重要性也会越来越突出。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TS101

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 竺铝涛;纤维力学性质应变率效应和针织复合材料弹道冲击破坏机理[D];东华大学;2010年
2 李翠玉;针织物的细观本构模型和织物的屈曲分析[D];天津大学;2005年
3 吕丽华;横向冲击下三维纺织结构复合材料动态响应及有限元计算[D];东华大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 谭凯协;织物悬垂性的计算机仿真研究[D];苏州大学;2004年
2 张昊;调压器复合膜片的数值模拟与开发[D];青岛大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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4 詹福良,李明瑞;曲壳有限变形研究之一:理论及有限元列式[J];中国农业大学学报;1998年06期
5 詹福良,李明瑞;曲壳有限变形研究之二:有限转动理论和数值算例[J];中国农业大学学报;1998年06期
6 樊劲,周济,王启付,袁铭辉;基于弹簧质点模型的二维/三维映射算法[J];软件学报;1999年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 刘兴远,林文修,张琦彬,邓安福;挑梁下纵横墙墙体荷载分布规律的ANSYS分析[J];四川建筑科学研究;2004年01期
5 任国亮,赵远翔,何英明;厂房框架模型空间作用试验研究与ANSYS建模分析[J];四川建筑科学研究;2004年01期
6 余志祥,蔡宏儒;索网结构有限元找形与参数分析[J];四川建筑科学研究;2004年02期
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9 段凯,杨新华,杨文兵;用ANSYS软件计算桥梁结构的温度应力[J];四川建筑科学研究;2005年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 周福庚;吕召全;;先进分析方法在重卡前轴结构设计中的应用[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(工科卷)[C];2005年
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6 乐英;;NURBS曲线数控加工中双圆弧逼近算法的研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 杨永涛;张建海;王慧娟;徐元金;张志雄;项庆伟;;隘口沥青心墙坝坝基溶洞处理措施研究[A];2011四川省水文、工程、环境地质学术交流会论文集[C];2011年
8 卢央泽;李丽君;张明峰;;充填法开采条件下导水裂隙发育规律预测与分析[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
9 邵龙;赵清;宁杰;吴延忠;;永磁磁力耦合器转子强度有限元分析[A];第十一届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2011年
10 王显方;;水溶性平行纺柔体纱生产工艺探讨[A];第十七届全国花式纱线及其织物技术进步研讨会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨长强;激光扫描仪检校及车载激光点云的分类与矢量化研究[D];山东科技大学;2010年
2 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
4 赵猛;大屏幕多人沉浸式立体显示系统[D];大连海事大学;2010年
5 陈奇;基于分形理论的汽车变速箱齿轮接触强度研究[D];合肥工业大学;2010年
6 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
7 杨秀芝;低合金高强钢双丝焊热过程数值模拟及接头组织转变行为研究[D];华中科技大学;2010年
8 张鹏;双相钢电阻点焊性能特征与焊接机理研究[D];华中科技大学;2010年
9 袁久刚;离子液体—蛋白酶处理对羊毛表面性能的影响[D];江南大学;2010年
10 潘健怡;铝合金型材挤压的数值模拟及模具结构优化研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王庆牛;煤系地层三维地质建模及可视化技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 孙威;Φ800mm通光口径纹影系统结构分析与设计[D];中国工程物理研究院;2010年
3 张学武;基于磁控技术的TIG焊残余应力的研究[D];南昌航空大学;2010年
4 刘帅;大型渠道混凝土振动密实成型数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
5 赵永梅;方钢管混凝土火灾条件下温度场和温度应力研究[D];山东科技大学;2010年
6 郑珊珊;带流量稳定器的先导式比例减压阀设计研究与特性分析[D];山东科技大学;2010年
7 范子嘉;长脉冲激光与金属相互作用的热分析[D];长春理工大学;2010年
8 周蛟;全棉牛仔布的织物结构对其保型性研究[D];浙江理工大学;2010年
9 张声诚;相变调温混纺纱的制备及其织物性能研究[D];浙江理工大学;2010年
10 毛晓捷;面向鞋楦自由曲面工件的柔性夹具设计方法研究与应用[D];浙江理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 江传君;结构计算问题的力学方法分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年02期
2 刘振国,陆萌,麦汉超,卢子兴,冯志海;三维四向编织复合材料弹性模量数值预报[J];北京航空航天大学学报;2000年02期
3 金子明;隋金玲;张菡英;沈峰;曲志敏;;纤维增强复合防弹板研究进展及抗弹性能研究[J];玻璃钢;2001年01期
4 龙海如;纬编针织物增强复合材料研究进展[J];玻璃钢/复合材料;2000年02期
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7 郑核桩,黄争鸣,唐寿高;基于非线性本构关系的有限元计算复合材料层合板的强度[J];玻璃钢/复合材料;2004年06期
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 许强;薄壁曲梁线弹性理论和弹塑性稳定极限承载力分析[D];浙江大学;2002年
2 龙海如;纬编针织物增强复合材料力学性能研究[D];东华大学;2002年
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6 杨向龙;流固耦合在生物分叉流及人工心脏中的应用研究[D];中国科学技术大学;2007年
7 吕丽华;横向冲击下三维纺织结构复合材料动态响应及有限元计算[D];东华大学;2008年
8 于碧涌;燃气调压器数值模拟与试验研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 徐伟芳;冲击拉伸试验技术及其在镁铝合金上的应用[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2002年
2 唐建平;霍普金森杆实验数据采集与数据处理程序设计[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
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5 李旺;三维正交机织复合材料的制造和高应变率压缩行为的研究[D];东华大学;2006年
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【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 竺铝涛;纤维力学性质应变率效应和针织复合材料弹道冲击破坏机理[D];东华大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 张强;三维角联锁机织复合材料低速冲击力学性能及有限元分析[D];东华大学;2012年
2 唐菁菁;基于UMAT子程序的织物片变形的几何非线性分析[D];天津大学;2007年
3 贾西文;三维正交机织复合材料细观结构模型和弹道侵彻破坏[D];东华大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李明瑞;梁板壳结构有限变形的普遍理论及其应用[J];中国农业大学学报;1996年02期
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【相似文献】
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10 彭浩舸,刘炎玲,邓奕,谢骐;静电除尘器阳极板模态分析[J];湖南工程学院学报(自然科学版);2005年03期
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4 张超;闫卓;杨庆新;陈海燕;;无接触电能传输系统可分离变压器耦合性能研究[A];天津市电机工程学会2009年学术年会论文集[C];2009年
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10 龙志飞;岑松;匡文起;龙驭球;;厚薄板振动分析的通用矩形单元[A];第五届全国结构工程学术会议论文集(第二卷)[C];1996年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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9 雨琴;不断创新,戴尔跃进“乘用车”市场[N];中国经营报;2006年
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1 张庆丰;织物成形模拟的有限元方法研究[D];西北工业大学;2002年
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6 蔡永昌;流形方法的理论与应用研究[D];重庆大学;2001年
7 周凌宇;钢—混凝土组合箱梁受力性能及空间非线性分析[D];中南大学;2005年
8 黄宇琦;胸锁乳突肌筋膜痛的解剖学及其临床研究[D];第一军医大学;2005年
9 倪有源;汽车用爪极发电机的分析与研究[D];合肥工业大学;2006年
10 刘茜;仿生算法及其在油压机结构优化设计中的应用研究[D];天津大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 齐红衢;织物悬垂测试及三维预测系统开发[D];浙江理工大学;2010年
2 刘永志;温度场的有限元数值模拟及其在塑件和模具冷却分析中的应用[D];郑州大学;2003年
3 凌广;钢筋混凝土的三维非线性有限元分析[D];西南交通大学;2003年
4 吴浩;自适应有限元大坝应力取值研究及小湾拱坝平面稳定分析[D];清华大学;2004年
5 陈静;非金属补偿器温度场分析[D];南京航空航天大学;2005年
6 杨柳彬;标准管道法兰数据库系统的研究[D];合肥工业大学;2005年
7 张治国;轿车前部车身结构静态强度计算及动态分析[D];吉林大学;2005年
8 高有斌;水泥土桩复合地基三维弹塑性承载性状分析[D];郑州大学;2005年
9 张渤涛;复杂形状汽车覆盖件成形过程数值仿真模式的研究[D];山东大学;2005年
10 赵天雨;轻钢骨混凝土结构应用技术及抗剪性能的研究[D];河北理工大学;2005年
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