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含随机缺陷三维编织复合材料有效性能研究

仲苏洋  
【摘要】:三维编织复合材料具有比普通层合板复合材料更为优良的力学性能,如抗剪切和抗损伤等。自产生以来在国防领域和社会生活中得到非常广泛的应用,应用的广泛促进了各国的研究人员投入大量精力去研究三维编织复合材料。尽管如此三维编织复合材料还有很多问题值得研究。本文针对一种三维编织复合材料提取该材料的单胞模型,建立有限元模型,应用基于非均匀单元有限元法计算了该单胞的有效力学性能。 本文研究了一种含随机缺陷的三维编织材料的有效力学性能。本文首先提取了该三维编织复合材料的单胞模型,并采用基于非均匀单元的有限元方法计算了该材料单胞的模量和泊松比等有效力学性能参数,并与用相同方法得出的不含缺陷情况的编织材料的有效力学性能进行了比较。结果表明,本文采用的方法对于具有复杂材料分布特征且含有缺陷的三维编织复合材料的力学性能分析非常有效。数值计算结果说明,三维编织材料中的缺陷使得材料整体的力学属性有一定的降低,但是缺陷对各有效力学属性分量的影响程度不同。 本文还研究三维编织复合材料组分材料的随机性对整体材料有效力学性能的影响,按照实验的统计结果对组分材料的材料属性进行随机取样,计算各个样本的整体材料的有效力学性能,研究它们的规律。对于孔隙的随机性,本文在缺陷体积分数不变的情况下,研究考察了孔隙缺陷随机性对整体材料有效力学性能的影响。这两部分都是对三维编织材料随机性敏感性的研究。


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