一、三维五向编织复合材料的细观结构分析（论文文献综述）
袁琼[1]（2021）在《三维六向编织SiCf/SiC复合材料细观结构及力学行为研究》文中认为减轻航空发动机涡轮结构件的重量和提升耐受温度,进而提高其推重比是新型军用航空飞行器性能提升的核心途径。当前,新型飞行器服役环境更加苛刻,传统的镍基和钴基高温合金材料的服役温度和力-热性能已接近极限,无法满足涡轮外环使用要求。三维编织SiCf/SiC复合材料,不仅具有耐高温、轻质和抗氧化等特点,还从根本上克服了层合复合材料易分层的缺陷,且具有形态“近净成形”和性能“量体裁身”特征,已成为新型涡轮外环的理想候选材料。然而,受限于SiCf/SiC陶瓷基复合材料高昂的制造成本及三维编织结构的复杂性,目前对于三维编织SiCf/SiC陶瓷基复合材料细观结构及力学行为表征仍处于探索阶段。本文针对航空涡轮外环构件,基于四步法1×1编织技术及先驱体浸渍裂解（PIP）复合工艺,制备了三维六向编织SiCf/SiC复合材料,重点开展细观结构精细化重构、试验表征和高保真数值模拟等工作,以期为涡轮外环热端结构件的设计提供数据支撑。论文主要研究内容及结论如下:（1）利用Micro-CT三维断层扫描技术对三维六向编织SiCf/SiC复合材料完整试样进行扫描,采用VG Studio Max提取纱线形态和孔隙特征,获得了四向纱、五向纱和六向纱的真实填充系数,开展了孔隙统计分析。在此基础上,考虑纱线束截面尺寸、挤压关联关系及孔隙特征,通过Rand随机算法构建了含孔隙缺陷的三维六向编织SiCf/SiC复合材料细观模型。研究表明,所建立的模型与真实结构吻合较好,为后续三维六向编织SiCf/SiC复合材料力学性能数值预测提供了充足支撑。（2）利用万能试验机开展了三维六向编织SiCf/SiC复合材料的纵向拉伸、纵向三点弯曲、横向拉伸和和横向三点弯曲测试,获取了应力-应变曲线及关键力学特征值,并通过HX-5000超景深三维显微镜及SU1510扫描电子显微镜分析了断裂损伤形貌,阐明了其失效模式和损伤机制,构建了拉/弯关联关系。研究表明,三维六向编织SiCf/SiC复合材料表现出各向异性特征,纵向拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量分别是横向的10.37倍、4.62倍、5.06倍和1.45倍。拉伸载荷下,纵向试样裂纹沿着六向纱呈“Z”形扩展,材料表现为脆性断裂;而横向试样裂纹沿着编织轴向扩展,导致材料在较低的强度下断裂,呈现出韧性断裂特征。三点弯曲载荷下,纵向和横向试样裂纹均沿着厚度方向由拉伸侧向压缩侧扩展,并在两侧分别形成不同断口形貌,最终导致纵向及横向试样韧性断裂,但纵向试样的强韧性明显优于横向试样。（3）基于构建的含孔隙三维六向编织SiCf/SiC复合材料内部单胞模型,引入组分材料损伤系数并修正其弹性常数,结合三维Hashin准则、最大应力准则和连续损伤本构模型,开展三维六向编织SiCf/SiC复合材料在单轴拉伸载荷下的刚度和强度预测。结果表明:纤维损伤至原参数的4/5（ξf=0.8）时,纵,横向弹性模量的理论值与试验结果基本一致。同时,纵向拉伸应力-应变曲线及损伤形貌均与试验结果一致性好。其中,四向纱率先出现损伤,且损伤区域集中在四向纱与其它纱线及基体接触部分;随着拉伸应变的增加,五向纱与基体开始出现初始损伤;当接近最大载荷时,五向纱及基体出现明显失效单元;随后,损伤形态呈现Z字形失效,验证了数值模型的准确性。
贺奇[2]（2021）在《机织复合材料结构的力学性能分析》文中提出三维角联锁机织复合材料的经纱和纬纱在空间方向上具有独特的排布方式,在自身走向独立的同时经纱与纬纱互相交织,极大地增强了三维角联锁机织复合材料在厚度方向上的力学性能,因而在需要材料具有抗冲击、不容易分层、抗蠕变及热膨胀的系数较小等优异性能的航空航天领域得到了广泛的应用。然而复合材料一般都是非均匀材料且具有各向异性的特性,因此,研究其细观结构且对其进行力学性能的研究具有一定的难度。复合材料蜂窝夹层结构具有比强度高、比刚度大的特点,隔热、透波性能比较优异,可以有效地提高结构的抗弯刚度,增强结构承受弯矩的能力。因而在航空航天、军用舰艇、汽车等领域得到了非常广泛的应用。文章采用有限元法和多尺度法相结合的分析方法,通过对三维角联锁机织复合材料的细观结构进行研究,合理的假设出了纱线在复合材料内部的截面形状以及空间走向的同时还充分考虑了纱线在复合材料外部因受力不同而与内部纱线截面变形不同的问题。利用编织软件Tex Gen建立了三维角联锁机织复合材料细观有限元单胞模型,然后将其导入有限元分析软件ABAQUS进行后续计算,通过修改其INP文件实现了对模型的材料属性的赋予、边界条件的定义以及计算载荷的施加,进一步分析了在不同的经纱穿越纬纱层数以及纤维体积分数的情况下三维角联锁机织复合材料的杨氏模量、剪切模量、泊松比,同时建立了复合材料宏观等效薄板,对其振动模态进行了研究。利用纤维平纹布、铝蜂窝芯子以及环氧树脂和固化剂制备了碳纤维蜂窝夹层结构,使用特别定制的夹具和压头,对复合材料铝蜂窝夹层结构进行了力学性能试验研究,同时对复合材料铝蜂窝夹层结构力学性能的影响因素进行了分析。文章主要研究了三维角联锁机织复合材料的力学性能和振动模态以及复合材料铝蜂窝夹层结构的力学性能。在现有的复合材料的微观结构的基础上,考虑到纱线在复合材料内部的空间走向和截面形状,建立了用于计算分析的有限元单胞模型,通过对模型的计算分析,实现了对复合材料整体力学性能的预测。讨论了经纱穿越纬纱层数、纤维体积分数对三维角联锁机织复合材料力学性能的影响,得到了在传统拉伸以及剪切载荷下复合材料模型的应力应变场分布云图,进而分别确定了基体和纱线的最大和最小应力区域。通过前文的研究,得到了复合材料的一系列材料参数。利用有限元法将复合材料等效为均匀的薄板结构,结合已经得到的复合材料力学参数,对三维角联锁机织复合材料等效薄板的前四阶振动模态和固有参数进行了分析。至于对复合材料铝蜂窝夹层结构的力学性能的研究,文章采用真空辅助树脂转移模塑法制备了碳纤维层合板和玻璃纤维层合板,使用固化剂与环氧树脂共混后作为胶黏剂将碳纤维面板与铝蜂窝胶接在一起成为复合材料铝蜂窝夹层结构。通过实验法,主要研究了载荷施加速率以及铝蜂窝边长对复合材料铝蜂窝夹层结构力学性能的影响。
杨甜甜[3]（2021）在《2.5D机织SiCf/SiC复合材料细观结构及力学行为研究》文中研究表明碳化硅纤维增强碳化硅基体（SiCf/SiC）三维机织复合材料具有结构设计性强、密度低、力学性能优异、耐高温、抗氧化性好和层间性能优异等特征,已成为航空发动机热端高温部件理想的候选结构材料。其中,2.5D结构是三维机织家族的重要成员,是一种通过层层角联形成的呈现整体网络的结构。然而,受限于SiCf的特殊性及SiCf/SiC复合材料的制备技术,目前对2.5D机织SiCf/SiC复合材料的细观结构和力学性能研究仍处于初级阶段。本文以2.5D机织SiCf/SiC复合材料为研究对象,采用试验和数值模拟方法对材料的力学性能和损伤机制进行研究。主要内容包括:（1）以二代碳化硅纤维（SiCf）增强2.5D织物为骨架,采用先驱体浸渍裂解（PIP）工艺制备SiCf/SiC复合材料,利用Micro-CT三维扫描技术分别扫描获取2.5D机织SiC纤维预制体和2.5D机织SiCf/SiC复合材料断层图像,进而统计分析纤维束形态及孔隙特征。在此基础上,提出了一种生成孔隙的随机算法,通过Solidworks以及ABAQUS软件构建了不含孔隙缺陷的理想化几何模型（I-model）、含均匀孔隙分布的均匀化几何模型（U-model）以及含真实孔隙分布的非均匀几何模型（N-model）。结果表明,建立的含真实孔隙分布的非均匀几何模型能够较好的反映复合材料内部的纤维束形态及孔隙分布特征,为后续高保真数值预测提供了数据支撑。（2）围绕2.5D机织SiCf/SiC复合材料,利用万能试验机开展材料在不同方向（经向和纬向）上的拉伸和弯曲力学行为研究,并通过扫描电子显微镜以及超景深三维显微镜获取损伤图像及相关数据,进而研究了2.5D机织SiCf/SiC复合材料经向和纬向在单轴拉伸和弯曲载荷下的损伤模式,讨论了试样在不同方向上的拉伸和弯曲失效机理。结果表明:经向、纬向2.5D机织SiCf/SiC复合材料在拉伸载荷以及三点弯曲载荷下的损伤存在差异。试样的拉伸破坏为拉伸应力、剪切应力耦合作用的结果。经向拉伸主要沿着纤维与界面发生脱粘和滑移,纤维拔出明显,且纤维拔出长度较长,从而使得复合材料表现出更好的力学性能;纬向试样端口特征为明显的台阶状,纤维束和纤维单丝拔出比例少,是以纤维束脆性断裂为主。在弯曲载荷下,经向主要沿着经纱与纬纱结合点出发生裂纹扩展,导致损伤破坏产生,纱线此时起到增韧作用;而纬向主要沿纬纱束之间发生裂纹,纱束断裂产生的弯曲破坏,纱线此时起到增强作用。（3）在精细化细观模型基础上,构建了2.5D机织SiCf/SiC复合材料有限元模型,利用ABAQUS分析软件开展了拉伸和弯曲数值模拟。其中,基于细观尺度建立了含不同孔隙分布的2.5D机织SiCf/SiC复合材料有限元模型,即不含孔隙缺陷的理想化模型（I-model）、含均匀孔隙分布的均匀化模型（U-model）以及含不同孔隙分布的非均匀模型（N-model）。将建立模型与拉伸试验进行比对,从而对提出的非均匀模型进行验证。结果显示,数值模拟的拉伸载荷下的材料的应力集中主要围绕在巨型孔隙附近,最终导致材料的损伤,与试验中最终损伤沿着巨型孔隙的机制一致,数值模拟的拉伸材料刚度以及宏观损伤形态与试验结果吻合良好。由N-model,U-model和I-model得到的复合材料的弹性模量分别为44354.58MPa,42932.23MPa和40477.25MPa,而实验结果的弹性模量为41659.85MPa。进一步地,提出的含非均匀孔隙的模型（N-model）能够较好地预测复合材料的力学性能,模拟精度可达95%,而不含孔隙分布的理想模型（I-model）和含小孔隙均匀分布的模型（U-model）的误差分别为22%和15%。因此,所提出的N-model能够准确预测2.5D机织SiCf/SiC复合材料的力学行为、全场应力分布和损伤。为了进一步验证提出的含不同孔隙分布的模型的准确性,基于全尺寸方法建立含孔隙分布的2.5D机织SiCf/SiC复合材料有限元模型,模拟了经向试样三点弯曲加载过程,分析了损伤破坏机理,并对比分析模拟结果与试验结果。结果表明,数值模拟的三点弯曲宏观损伤形态与试验结果吻合良好,基于随机方法建立的有限元模型可有效预测2.5D机织SiCf/SiC复合材料的力学行为。
孙晓青[4]（2021）在《三维编织压电复合材料驱动器设计及损伤力学性能分析》文中认为压电复合材料驱动器因其具有高压电性能,高强度,抵抗变形能力强的特性已被广泛应用于航空航天、土木工程、精密设备,微机-电等众多高端技术领域。目前,压电驱动器的成型和制造主要采用压电陶瓷材料。虽然压电陶瓷驱动器压电性能好,但是仍然存在脆性大这一致命缺点。当前的压电复合材料驱动器改善了传统压电陶瓷驱动器的脆性,兼备了聚合物相好的柔韧性,但是存在界面问题。由于压电复合材料的增强相与基本相之间存在结合力弱的问题,当处于工作状态,两相之间界面结合不牢固,容易致使压电层内部结构分层断裂,使承载机械载荷和电载荷的能力下降,无法继续工作,从而导致压电复合材料驱动器的安全性和可靠性下降。为解决压电复合材料驱动器的脆性以及界面层间结合力弱的问题,本文将三维编织工艺引入到压电复合材料驱动器设计工艺中,从结构设计出发,改善当前压电复合材料存在的性能不足,从而创造出一种新型三维编织压电复合材料驱动器。与传统的压电驱动器相比,这种新型三维编织压电复合材料驱动器的机械承载能力有了明显增强,驱动性能提高。本文研究内容主要分为以下几点:（1）在三维四步法编织工艺的基础上,对三维编织压电复合材料驱动器的压电层的编织机床携纱器的运动规律以及编织压电层的力学受力分析模型进行了详细的分析介绍。从编织成型过程中纤维束的周期性运动规律和屈曲状态出发,建立了三维编织压电复合材料驱动器的宏观几何模型和压电层的代表性体积单元模型。借助有限元数值仿真,验证了该模型的有效性和适用性,这也为之后三维编织压电复合材料驱动器的力-电耦合性能分析提供了理论依据。（2）在对压电复合材料层的细观理论和力-电耦合场理论分析的前提下,结合压电层代表性体积单元模型的力学和电学周期性边界条件,计算了压电复合材料层的弹性常数、压电常数以及介电常数,进而研究了不同纤维体积分数下,三维编织压电复合材料驱动器和纯压电陶瓷驱动器的驱动性能变化。（3）在分析复合材料失效准则以及损伤演化方程的前提下,系统研究了三维编织复合材料驱动器在力-电耦合场下受到拉伸作用时的渐进损伤失效过程。在有限元理论方法的基础上,分析了三维编织压电复合材料驱动器损伤失效过程中应力应变的数值变化,并与纯压电陶瓷驱动器进行了比较。同时研究了不同体积分数对三维编织复合材料驱动器损伤下的力学性能的影响。
翟军军,王露晨,孔祥霞[5]（2021）在《三维多向编织复合材料温度效应综述：热传导、热膨胀性质和力学响应》文中认为三维编织复合材料因其结构整体性好、综合性能优异,已成为航天、航空、国防领域部分主承力构件和高功能制件的首选材料。然而,三维编织复合材料结构件在服役过程中不可避免地处于高温、低温或温度急剧变化等恶劣环境,由于三维编织复合材料增强体和基体热物理性能的巨大差异将严重威胁结构尺寸的稳定性及结构使用寿命。本文主要从实验、理论和数值仿真研究三方面,综述了近年来国内外对三维多向编织复合材料热物理性能和温度效应影响下力学性能的研究成果及研究进展。首先分析了现有研究中编织工艺、编织参数、环境温度、界面、缺陷等因素对三维多向编织复合材料热传导性能和热膨胀性能的影响规律。其次以细观结构、全尺寸、多尺度模型为主分析了不同结构几何模型的区别与联系。最后探讨了高、低温环境温度和不同载荷形式对三维多向编织复合材料组分材料损伤、失效形态及热力耦合行为的影响机制,并同时总结了现有研究工作中的重点与发展方向。
曹洪学[6]（2021）在《碳—芳纶—钛超混杂三维编织复合材料力学性能研究》文中提出含有金属纤维或金属层并与非金属纤维共同增强同一基体的复合材料称为超混杂复合材料。为提高碳纤维复合材料韧性,本文同时选用碳纤维、芳纶纤维和钛丝,设计并制备了轴纱为碳纤维,编织纱分别为碳-钛束内混杂和芳纶-钛束内混杂以及轴纱采用碳-钛束内混杂,编织纱为芳纶纤维的4种超混杂三维五向编织复合材料（简称超混杂复合材料）。首先,通过拉伸性能和润湿性能对3种钛丝及钛合金丝进行选型,选取TA2-0.05-W和TA2-0.05-B型号钛丝。其次,对超混杂复合材料进行截面形貌观测,发现,混编纤维对轴纱影响较为显着,碳-芳纶-钛超混杂复合材料轴纱呈等腰三角形或扇形,碳纤维复合材料轴纱近似扇形。最后,对超混杂复合材料分别进行轴向拉伸性能、轴向弯曲性能、横向短梁剪切性能和轴向悬臂梁冲击性能测试,通过分析试样破坏形貌,讨论不同混编纤维和混编方式对超混杂复合材料力学性能的影响。超混杂复合材料的轴向拉伸性能主要与轴纱有关,编织纱为芳纶纤维,轴纱为碳-钛束内混杂较编织纱为芳纶-钛束内混杂,轴纱为碳纤维的拉伸强度和拉伸模量分别高15.2%和-1.3%,破坏形貌表明,超混杂复合材料中芳纶纤维呈现韧性断裂特征。轴向弯曲性能测试表明,编织纱为芳纶-钛束内混杂和芳纶纤维的超混杂复合材料最大载荷处挠度较碳纤维复合材料分别增加60.9%和47.8%,破坏形貌显示,钛丝明显阻挡了裂纹的扩展,破坏程度较碳纤维复合材料低。加入TA2-0.05-W和TA2-0.05-B钛丝后,短梁剪切强度分别比碳纤维复合材料降低5.4%和10.7%,反映纤维束与环氧树脂的界面性能降低。编织纱为芳纶-钛束内混杂和芳纶纤维的超混杂复合材料轴向悬臂梁冲击强度比碳纤维复合材料分别高7.8%和0.7%。此外,针对钛丝与环氧树脂界面性能弱的问题,提供了一种提高钛丝与环氧树脂界面剪切强度的方法-常压等离子体处理。当常压等离子体设置处理时间为40s,喷射速度为2mm/s,工作气体流量为15 L/min Ar/0.30 L/min 02时,钛丝与环氧树脂的界面剪切强度比未处理提高189%。综上,通过力学性能指标和破坏形貌观测,可以看出,芳纶纤维和钛丝的加入显着提高了碳纤维复合材料的断裂韧性和使用安全性。
陆慧中[7]（2021）在《编织复合材料连接件的设计与制备》文中研究指明纤维增强复合材料在航天航空、汽车、船舶等各领域的应用日益广泛,纤维预制体及其复合材料的制备方法多样。但对于结构复杂的部件,采用三维整体仿形编织技术与树脂传递模塑工艺相结合是实现增强纤维束连续贯穿异型复合材料构件各部分的理想技术途径。本文以板管直交复合材料连接件为例,基于衬经2.5D机织结构和三维五向编织结构,在第一方向底板预制体编织过程中,根据第二方向圆管预制体的位置及外形尺寸,设计引纱加纱的近净形转向编织工艺,预留第二方向圆管预制体编织所需纱线。为研究引纱加纱的近净形转向编织工艺对第一方向底板的影响,首先,基于衬经2.5D机织结构,设计并制备了具有5种引纱加纱结构的板条状预制体试样,采用Micro-CT观测各系统纱线横截面形态变化和纱线取向分布规律,发现引出和加入的纱线沿织物厚度方向挤紧状态发生改变,其横截面从椭圆形变成梯形,又变到三角形,且经纱被引出和加入会造成与其接触的纬纱横截面变化。随后建立了不同引纱加纱结构的单胞模型,并计算了单胞内纤维体积,发现纤维体积相对未引纱加纱的单胞增大1.2%～0.51%。其次,对具有5种引纱加纱结构的复合材料试样进行了经向抗弯性能测试和抗剪切性能测试。经向抗弯曲性能测试结果表明,以未引纱加纱线试样为基准,具有引纱加纱结构的试样弯曲强度和弯曲模量保持率分别达到82.60%～95.78%和89.11%～97.80%,从试样破坏形貌可见,受拉面环绕引纱加纱点产生裂纹,且具有加入纱线织造一纬后再次被引出结构的试样,在弯曲过程中出现局部聚集性脱粘。复合材料抗剪切性能测试结果表明,具有引纱加纱结构的复合材料剪切强度的保持率达到82.77%～86.68%,试样断口处被引出和加入的纱线沿厚度方向与基体界面脱粘,部分未被引出和加入的纱线被抽拔、拉断。最后,基于最优的引纱加纱方案,经纱引出加入一次,设计并制备了2.5D机织-三维编织板管直交复合材料连接件预制体,采用Micro-CT对连接件预制体细观结构观测,可见增强纤维束连续贯穿底板和圆管,特别是板管连接处纱线交织结构均匀,未有穿透性孔洞,仿形编织工艺可靠。
崔灿[8]（2020）在《三维五向编织复合材料冲击压缩特性及破坏机制研究》文中研究表明三维编织复合材料是由多向纱线相互交织构成的整体空间互锁网状结构,通常具有较好的抗冲击性能,是目前许多高新技术领域中得到广泛应用的新材料。目前,对于三维编织复合材料力学性能及破坏机理的研究成果较为丰富,为准确评价三维编织复合材料结构设计及工程应用中的可靠性及安全性提供了重要理论基础。但是,现有成果对于高应变率下三维五向碳/环氧编织复合材料力学性能及其破坏特征鲜有报道。本文以三维五向碳/环氧编织复合材料为研究对象,综合利用试验研究、理论分析和数值模拟等方法,对高应变率下三维五向编织复合材料的压缩力学性能及破坏机理进行系统地研究,主要取得了如下创新性成果:（1）借助于准静态压缩试验,得到了两种加载方式（纵向压缩和横向压缩）下三维五向碳/环氧编织复合材料的压缩特性及破坏特征,给出了编织角对三维五向碳/环氧编织复合材料压缩特性及破坏特征的影响规律。（2）考虑到三维五向碳/环氧编织复合材料编织纱布置的方向性,对三维五向碳/环氧编织复合材料试样分别进行了纵向冲击压缩和横向冲击压缩试验（SHPB）,得到了该材料的力学性能、宏观破坏特征及能量耗散规律等随应变率的变化规律,并比较了两种加载方式下冲击压缩特性对于应变率敏感度的差异性。（3）系统研究了编织角对高应变率下三维五向碳/环氧编织复合材料压缩变形及破坏特征的影响,得到了材料的力学性能、宏观破坏特征及能量耗散规律等随编织角的变化规律,给出了两种加载方式下编织角对其冲击压缩特性的差异性。（4）借助于SEM分析系统,得到了试样断口的微观形貌特征,分析给出了了高应变率下三维五向碳/环氧编织复合材料的基体与编织纱破断模式与机制随应变率及编织角的变化规律及两种加载方式下的差异性,揭示了高应变率下试样宏观变形及破坏的微观机理。借助于高速摄影分析系统,得到了试样动态变形与破坏特征的全过程视频信息,分析得到了试样宏观破坏过程与应力应变曲线中变形、破坏特征的对应关系,有效地诠释了试样变形与破坏的宏观机制。（5）基于损伤力学理论及Marzars损伤力学模型,建立了纵向和横向冲击压缩下三维五向编织复合材料的损伤演化方程及其本构模型,给出了考虑应变率、编织角及加载方向影响的三维五向编织复合材料的应力应变关系,并与试验结果具有较好的印证性。（6）采用可变截面参数化方法建立了改进的细观三单胞模型,使面胞和角胞模型真实地反应编织纱90°和180°的弯曲扭转特征,并通过构建的多尺度几何结构模型和宏观均匀化力学模型,借助于ABAQUS/Explict软件平台,模拟得到了三维五向编织复合材料在两种冲击载荷（纵向和横向）下的变形特征和破坏规律,包括全应力应变曲线特征、动态峰值应力与峰值应变、动态弹模、动态破坏特征等随应变率和编织角的变化规律,并与试验结果相比吻合较好。（7）依据三维五向编织复合材料的编织工艺,依托MATLAB R2016a软件的建模仿真平台,分别对编织纱和轴纱的空间运动轨迹进行了仿真,并采用“点—线—体”的建模方式实现了一种三维五向编织复合材料的虚拟织造,在此基础上建立了能够反映三维五向编织复合材料实际编织结构的宏观仿真模型。借助于ABAQUS/Explict软件平台,模拟得到了冲击载荷作用下复合材料的基体与纤维束的变形与破坏特征,研究表明:纵向冲击压缩下首先呈现为基体的破裂,其次为纤维束的压屈变形;横向冲击压缩下则同时呈现为基体的破裂与纤维束的剪断破坏。并比较了应变率、编织角及载荷作用方向对变形与破坏特征的影响机制。研究成果可为三维五向编织复合材料动态力学响应分析及复合材料结构设计与工程应用提供重要参考。本论文有图170幅,表33个,参考文献191篇。
马金岩[9]（2020）在《3D编织复合材料铝蜂窝夹芯板低速冲击响应研究》文中研究表明先进层合复合材料夹芯板作为一种高效的轻质高强结构形式,有利于减轻飞行器结构重量,提高结构设计品质。然而,飞行器服役和维护过程中难免会受到各种低能量冲击,易致使层合结构面板产生分层等损伤,从而减小结构压缩强度,降低结构使用寿命。3D七向编织复合材料是3D纺织复合材料领域一种新颖的结构形式,其以独特的多向空间网状整体织物为增强体,具有比模量大、比强度高等优点,能显着改善材料面外横向力学性能,有望替代传统层合材料面板以提高蜂窝夹芯板结构抗冲击性能。因此,深入研究3D七向编织复合材料面板基本力学性能,探寻3D七向编织复合材料铝蜂窝夹芯板低速冲击响应特性,揭示其冲击损伤机理及影响规律,对于发展纺织复合材料夹芯板结构优化设计分析方法具有重要的学术意义和工程应用价值。本文采用跨尺度方法研究3D编织复合材料铝蜂窝夹芯板低速冲击响应。首先,在细观尺度上,基于3D七向编织复合材料细观单胞模型,结合周期性边界条件和小变形假设条件,采用有限元方法,提出材料宏观等效弹性性能分析模型,实现了夹芯板面板等效性能的预测;随即,嵌入胞元组分材料失效准则和性能折减方案,采用非线性有限元方法,建立胞元材料在典型载荷作用下的渐进损伤分析模型,预测了胞元材料在典型工况载荷作用下的非线性应力应变响应和破坏强度,并基于胞元分析,系统讨论了编织工艺参数对七向编织材料面板刚度和基本强度的影响规律;然后,宏观尺度上,考虑夹芯板面板、芯材及胶层本构关系,嵌入结构相应组分失效准则及性能退化方案,建立了宏观3D编织复合材料铝蜂窝夹芯板低速冲击模型。经对比、分析传统层合复合材料铝蜂窝夹芯板低速冲击响应,系统评估了新材料结构的抗低速冲击能力,并详尽讨论了夹芯板面板主要编织工艺参数、冲击能量、芯层高度等对结构低速冲击损伤形貌的影响规律,获得了有参考价值的重要结论,研究表明,3D编织复合材料能够明显提升蜂窝夹芯结构的抗低速冲击品质。本文工作不仅有助于3D七向编织复合材料夹芯板结构的优化设计与分析,而且有望促进该新型夹芯板结构材料在航空航天结构上的广泛应用。
王伟[10]（2020）在《三维五向碳/芳纶混杂编织复合材料弯曲性能及其损伤演化有限元分析》文中提出三维编织复合材料因其近净成形,整体力学性能优良等特性,在各工程领域得到广泛应用。目前该类复合材料主要以单一纤维为增强体进行制备,虽然性能稳定,但功能单一,无法同时兼顾性能与成本,脆性与韧性,损伤与寿命等多方面因素。因此,多引入一种高性能纤维可以使该类材料在各性能间获得新的平衡点,增加其可设计性及应用范围。本论文利用三维五向编织结构特点,以芳纶纤维和碳纤维两种高性能材料作为增强体原料,制备出具有不同混杂结构的编织复合材料,并分析其在三点弯曲和低速冲击作用下的混杂效应,损伤演化及结构特征,进一步为混杂三维编织复合材料设计及相关结构件应用提供可靠依据。本文首先通过实验手段研究了三维五向混杂编织复合材料的三点弯曲和低速冲击的力学响应,测试了三维五向混杂编织复合材料三点弯曲强度、弯曲模量,载荷-位移曲线和能量-位移曲线,对低速冲击下三维五向混杂编织复合材料的载荷-位移以及能量吸收进行了分析,同时将载荷-时间曲线作为原始信号通过快速傅立叶变换和小波变换得到冲击应力波在频域和时域内的特征。结果表明混杂会导致材料刚度,强度和损伤演化规律的变化,引入芳纶纤维可以进一步提升编织复合材料的断裂韧性,使其从纯碳编织复合材料所表现的脆性断裂向韧性断裂转变。随后对三维五向混杂编织复合材料准静态三点弯曲行为进行有限元分析。材料本构通过平均场均一化方法获得,在计算过程中同时将弹-塑性本构引入,得到了混杂编织复合材料的弹-塑性等效性能。在此基础上进行加载计算。结果表明有限元结果可以很好的预测三维五向混杂编织复合材料的弯曲力学性能。对不同混杂结构材料的应力云图进行对比分析,发现在三点弯加载过程中编织纱与轴向纱会出现两种不同的协同作用,并且混杂可以进一步使复合材料整体损伤程度降低。其中,轴向纱所选材料对三维五向编织复合材料整体性能影响较大,以碳纤维作轴纱时,其内部应力分布较分散,易于产生应力集中进而造成损伤;而以芳纶纤维作为轴向纱时,加载区域内应力分布较为连续,可以促进载荷扩散,使整体复合材料共同承担载荷,进而减少因局部应力过于集中而产生的破坏。最后对低速冲击条件下的三维五向混杂编织复合材料进行有限元分析,为获得不同速度下混杂编织复合材料的整体损伤演化过程,本研究选用可代表全结构的三单胞有限元模型进行计算。该模型对三维五向编织结构进行了区域划分,建立出可代表不同区域结构的三种代表性循环单元,每种代表性单元采用桥联模型及线性化理论中的增量法建立弹塑性本构,并引入损伤因子。根据材料中三种代表性单元的占比进行刚度组装,最后获得三维五向编织复合材料的整体等效性能。结果表明代表性单元可以很好的预测三维五向混杂编织复合材料在低速冲击作用下的力学性能。通过应力云图以及应力波分析发现在冲击作用下不同材料的应力扩散方向和应力变化规律存在明显差异。在损伤演化方面,在6m/s的冲击速度下,两种混杂编织复合材料失效单元数量分别为589和984,少于纯碳纤维编织复合材料的1250,进一步表明了混杂材料具有更好的抗冲击性能。同时,通过提取材料内部节点处的应力值,分析了应力值与时间和与加载中心距离之间的关系,结果表明在达到最大应力后,芳纶纤维作为轴向纱的混杂复合材料内部应力随时间和距离变化没有明显的衰减趋势,而其他结构编织复合材料内部应力随时间变化而迅速衰减,在距离方面呈现梯度递减。
二、三维五向编织复合材料的细观结构分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、三维五向编织复合材料的细观结构分析（论文提纲范文）
（1）三维六向编织SiCf/SiC复合材料细观结构及力学行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 SiC_f/SiC复合材料制备及应用 |
| 1.2.1 SiC_f/SiC复合材料的成型工艺 |
| 1.2.2 SiC_f/SiC复合材料在航空发动机中的应用 |
| 1.3 三维编织SiC_f/SiC复合材料研究进展 |
| 1.3.1 三维编织SiC_f/SiC复合材料预制体概述 |
| 1.3.2 三维编织SiC_f/SiC复合材料细观结构研究进展 |
| 1.3.3 三维编织SiC_f/SiC复合材料力学性能研究进展 |
| 1.4 本课题的研究内容及创新点 |
| 1.4.1 本课题的研究内容 |
| 1.4.2 本课题的创新点 |
| 第二章 含孔隙缺陷三维六向编织SiC_f/SiC复合材料细观结构及精细化重构 |
| 2.1 预制体编织及复合材料的制备 |
| 2.1.1 SiC纤维三维六向预制体的制备 |
| 2.1.2 三维六向编织SiC_f/SiC复合材料的制备 |
| 2.2 Micro-CT断层扫描 |
| 2.3 孔隙定量统计分析 |
| 2.3.1 三维六向编织SiC_f/SiC复合材料内部孔隙统计 |
| 2.3.2 三维六向编织SiC_f/SiC复合材料孔隙定量分析 |
| 2.4 参数化细观单胞模型的建立 |
| 2.5 含孔隙有限元模型的建立 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 三维六向编织SiC_f/SiC复合材料力学性能试验研究 |
| 3.1 单轴拉伸试验 |
| 3.1.1 拉伸力学行为 |
| 3.1.2 拉伸失效模式 |
| 3.1.3 拉伸损伤机制 |
| 3.2 三点弯曲试验 |
| 3.2.1 弯曲力学行为 |
| 3.2.2 弯曲失效模式 |
| 3.2.3 弯曲损伤机制 |
| 3.3 拉/弯关联关系 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 三维六向编织SiC_f/SiC复合材料力学性能数值模拟 |
| 4.1 单胞材料模型 |
| 4.2 纤维束方向定义 |
| 4.3 周期性边界条件 |
| 4.4 单胞刚度预测 |
| 4.5 单胞强度预测 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（2）机织复合材料结构的力学性能分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 机织复合材料力学性能研究现状 |
| 1.2.2 机织复合材料模态研究现状 |
| 1.2.3 复合材料蜂窝夹层结构研究现状 |
| 1.3 论文分析方法 |
| 1.4 主要内容 |
| 第2章 三维角联锁机织复合材料弹性性能分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 三维角联锁机织复合材料有限元模型的构建 |
| 2.2.1 几何模型 |
| 2.2.2 弹性性能分析的有限元模型 |
| 2.3 材料属性和网格划分 |
| 2.3.1 材料属性 |
| 2.3.2 网格划分 |
| 2.3.3 边界条件 |
| 2.4 结果分析与讨论 |
| 2.4.1 应力云图 |
| 2.4.2 模拟结果与实验结果对比 |
| 2.4.3 经纱穿越纬纱层数和纤维体积分数的影响 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 三维角联锁机织复合材料薄板的振动特性分析 |
| 3.1 复合材料薄板振动特性有限元分析基本理论 |
| 3.2 复合材料薄板振动分析 |
| 3.2.1 有限元模型 |
| 3.2.2 经纱穿越纬纱层数和纤维体积含量的影响 |
| 3.2.3 模拟结果与实验结果对比 |
| 3.3 小结 |
| 第4章 复合材料铝蜂窝夹层结构力学性能分析 |
| 4.1 复合材料铝蜂窝夹层结构试样制备 |
| 4.2 复合材料铝蜂窝夹层结构压缩实验 |
| 4.3 复合材料铝蜂窝夹层结构压缩实验结果 |
| 4.4 玻璃纤维层合板铝蜂窝夹层结构试验结果与分析 |
| 4.4.1 玻璃纤维层合板压缩试验结果分析 |
| 4.4.2 铝蜂窝边长不同时试验结果分析 |
| 4.4.3 铝蜂窝厚度不同时试验结果分析 |
| 4.5 碳纤维层合板铝蜂窝夹层结构试验结果与分析 |
| 4.5.1 碳纤维层合板压缩试验结果分析 |
| 4.5.2 铝蜂窝边长不同时试验结果分析 |
| 4.5.3 上下面板厚度不同时试验结果分析 |
| 4.5.4 铝蜂窝厚度不同时试验结果分析 |
| 4.5.5 上下面板厚度不同时试验结果分析 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 对未来工作的展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）2.5D机织SiCf/SiC复合材料细观结构及力学行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 SiC纤维及预制体介绍 |
| 1.2.1 SiC纤维 |
| 1.2.2 预制体概述 |
| 1.3 SiC_f/SiC纺织复合材料研究现状 |
| 1.3.1 SiC_f/SiC纺织复合材料的细观结构 |
| 1.3.2 SiC_f/SiC纺织复合材料力学性能试验表征 |
| 1.3.3 SiC_f/SiC纺织复合材料宏细观力学性能数值模拟 |
| 1.4 本课题的研究内容及创新点 |
| 1.4.1 本课题的研究内容 |
| 1.4.2 本课题创新点 |
| 第二章 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料制备及细观结构重构 |
| 2.1 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料的制备 |
| 2.1.1 2.5D机织SiC纤维预制体的制备 |
| 2.1.2 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料的制备 |
| 2.2 Micro-CT扫描观测纤维束及孔隙形态 |
| 2.3 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料纤维束的重构 |
| 2.3.1 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料纤维束提取 |
| 2.3.2 纤维束特征参数的统计分析及重构 |
| 2.4 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料孔隙的重构 |
| 2.4.1 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料中的孔隙特征 |
| 2.4.2 孔隙统计分析及随机孔隙模型重构 |
| 本章小结 |
| 第三章 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料拉伸力学行为及失效机理 |
| 3.1 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料试验研究 |
| 3.1.1 拉伸试验 |
| 3.1.2 拉伸力学行为 |
| 3.1.3 宏细观破坏模式及拉伸失效机理分析 |
| 3.2 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料拉伸数值模拟 |
| 3.2.1 单胞细观模型建立 |
| 3.2.2 单胞材料模型 |
| 3.2.3 单胞有限元模型周期性边界条件 |
| 3.2.4 单胞刚度预测 |
| 本章小结 |
| 第四章 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料弯曲力学行为及失效机理 |
| 4.1 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料弯曲试验研究 |
| 4.1.1 弯曲试验 |
| 4.1.2 弯曲力学行为 |
| 4.1.3 细观破坏模式及弯曲失效机理分析 |
| 4.1.4 微观破坏模式及弯曲失效机理分析 |
| 4.2 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料弯曲有限元模拟 |
| 4.2.1 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料弯曲有限元模型 |
| 4.2.2 2.5D机织SiC_f/SiC复合材料弯曲有限元模型 |
| 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（4）三维编织压电复合材料驱动器设计及损伤力学性能分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 压电复合材料驱动器的研究现状 |
| 1.2.1 压电复合材料研究 |
| 1.2.2 压电驱动器研究 |
| 1.3 三维编织复合材料的研究现状 |
| 1.3.1 三维编织复合材料力学模型研究 |
| 1.3.2 三维编织复合材料数值仿真研究 |
| 1.4 目前研究存在的问题 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 三维编织压电复合材料驱动器建模及力学性能分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 三维编织压电层工艺和结构分析 |
| 2.2.1 三维四步法编织工艺 |
| 2.2.2 三维编织纤维束力学模型 |
| 2.3 三维编织压电复合材料驱动器几何实体建模 |
| 2.3.1 模型建立 |
| 2.3.2 压电层细观结构分析 |
| 2.4 三维编织压电层的有效弹性性能理论分析 |
| 2.5 数值算例与分析 |
| 2.5.1 模型建立 |
| 2.5.2 边界条件 |
| 2.5.3 结果分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 三维编织压电复合材料驱动器力-电耦合性能分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 三维编织压电复合材料理论分析 |
| 3.2.1 压电复合材料本构方程 |
| 3.2.2 压电复合材料有效电弹性常数计算 |
| 3.3 三维编织压电复合材料驱动器力-电耦合场分析 |
| 3.4 三维编织压电复合材料驱动器压电层的有效电弹性常数数值分析 |
| 3.4.1 实体模型和有限元模型的建立 |
| 3.4.2 边界条件 |
| 3.4.3 结果分析 |
| 3.5 三维编织压电复合材料驱动器力-电耦合性能数值分析 |
| 3.5.1 有限元模型和边界条件 |
| 3.5.2 结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 三维编织压电复合材料驱动器渐进损伤力学性能分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 压电复合材料渐进损伤分析 |
| 4.2.1 初始失效准则 |
| 4.2.2 损伤演化模型 |
| 4.3 三维编织压电复合材料驱动器损伤失效数值分析 |
| 4.3.1 有限元模型 |
| 4.3.2 边界条件 |
| 4.3.3 材料模型 |
| 4.3.4 结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间主要科研成果 |
（6）碳—芳纶—钛超混杂三维编织复合材料力学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 三维编织复合材料 |
| 1.2.1 三维编织工艺 |
| 1.2.2 影响三维编织复合材料性能的因素 |
| 1.3 混杂纤维复合材料 |
| 1.3.1 混杂结构形式 |
| 1.3.2 混杂效应 |
| 1.3.3 混杂纤维复合材料在汽车轻量化的应用 |
| 1.4 超混杂复合材料 |
| 1.4.1 超混杂复合材料力学性能研究现状 |
| 1.4.2 超混杂复合材料界面改性研究现状 |
| 1.5 本课题研究的目的和意义 |
| 1.6 课题主要研究内容 |
| 第二章 钛丝选型 |
| 2.1 实验材料及仪器 |
| 2.2 实验方法及测试 |
| 2.2.1 拉伸性能测试 |
| 2.2.2 台式扫描电子显微镜(SEM)形貌观察 |
| 2.2.3 动态接触角及润湿性能分析 |
| 2.3 实验结果与分析 |
| 2.3.1 拉伸性能测试分析 |
| 2.3.2 台式扫描电子显微镜(SEM)形貌观察 |
| 2.3.3 动态接触角测量 |
| 2.3.4 钛丝及钛合金丝润湿过程分析 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 碳-芳纶-钛超混杂三维编织复合材料的设计与制备 |
| 3.1 碳-芳纶-钛超混杂三维编织预制体设计及复合材料制备 |
| 3.1.1 碳-芳纶-钛超混杂三维编织预制体工艺设计 |
| 3.1.2 碳-芳纶-钛超混杂三维编织预制体制备 |
| 3.1.3 碳-芳纶-钛超混杂三维编织复合材料制备 |
| 3.2 碳-芳纶-钛超混杂三维编织复合材料截面形貌 |
| 3.2.1 试样准备 |
| 3.2.2 纤维束截面形貌观测 |
| 3.2.3 纱线填充因子 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 碳-芳纶-钛超混杂三维编织复合材料力学性能测试 |
| 4.1 轴向拉伸性能测试 |
| 4.1.1 拉伸性能测试分析 |
| 4.1.2 断口形貌分析 |
| 4.2 轴向弯曲性能测试 |
| 4.2.1 弯曲性能测试分析 |
| 4.2.2 破坏形貌分析 |
| 4.3 横向短梁剪切性能测试 |
| 4.3.1 横向短梁剪切性能测试分析 |
| 4.3.2 破坏形貌分析 |
| 4.4 轴向悬臂梁冲击性能测试 |
| 4.4.1 冲击性能测试分析 |
| 4.4.2 破坏形貌分析 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 常压离子体射流仪对钛丝表面改性 |
| 5.1 实验材料与仪器 |
| 5.2 实验方法及测试 |
| 5.2.1 钛丝表面等离子体处理 |
| 5.2.2 微脱粘实验 |
| 5.2.3 形貌观察 |
| 5.3 实验结果与分析 |
| 5.3.1 等离子处理钛丝前后的界面剪切强度 |
| 5.3.2 形貌观察 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 发表学术论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（7）编织复合材料连接件的设计与制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 连接件的种类及复合材料连接件制备技术 |
| 1.1.1 连接件的种类 |
| 1.1.2 复合材料连接件制备技术 |
| 1.2 复合材料连接件研究进展 |
| 1.2.1 发展应用 |
| 1.2.2 力学性能研究 |
| 1.2.3 细观结构研究 |
| 1.3 课题的目的、意义及研究内容 |
| 1.3.1 课题的目的及意义 |
| 1.3.2 课题的研究内容 |
| 第二章 引纱加纱预制体及其复合材料的设计与制备 |
| 2.1 复合材料连接件预制体基本结构设计 |
| 2.2 细观结构观测用预制体设计与制备 |
| 2.2.1 细观结构观测用预制体设计 |
| 2.2.2 细观结构观测用预制体制备 |
| 2.3 力学性能测试用复合材料设计与制备 |
| 2.3.1 引纱加纱复合材料用预制体设计 |
| 2.3.2 引纱加纱复合材料制备 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 三维X射线显微镜观测引纱加纱细观结构 |
| 3.1 三维X射线显微镜扫描观测 |
| 3.1.1 衬经2.5D机织结构细观观测 |
| 3.1.2 衬经2.5D机织引纱加纱结构细观观测 |
| 3.2 衬经2.5D机织引纱加纱结构细观模型 |
| 3.2.1 衬经2.5D机织细观结构模型 |
| 3.2.2 引纱加纱单胞细观结构模型 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 引纱加纱对衬经2.5D机织复合材料力学性能影响 |
| 4.1 实验准备 |
| 4.1.1 测试标准及方法 |
| 4.1.2 测试仪器 |
| 4.1.3 试验件的制备 |
| 4.2 弯曲性能测试结果分析 |
| 4.2.1 引纱加纱对复合材料弯曲性能的影响 |
| 4.2.2 复合材料弯曲破坏模式 |
| 4.2.3 小结 |
| 4.3 剪切性能测试结果分析 |
| 4.3.1 引纱加纱对复合材料剪切性能的影响 |
| 4.3.2 复合材料剪切破坏模式 |
| 4.3.3 小结 |
| 第五章 板管直交结构预制体整体编织 |
| 5.1 预制体基本编织参数设计 |
| 5.2 板管预制体引纱排纱方法 |
| 5.2.1 纱线定位 |
| 5.2.2 每纬引纱加纱根数 |
| 5.2.3 纱线排纱原则 |
| 5.3 编织复合材料连接件制备 |
| 5.4 板管直交预制体三维X射线显微镜扫描观测 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（8）三维五向编织复合材料冲击压缩特性及破坏机制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究内容及研究方法 |
| 2 三维五向编织复合材料的静态压缩特性 |
| 2.1 试样制备及试验方案 |
| 2.2 试样的静态压缩力学特性 |
| 2.3 试样的静态压缩破坏机制 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 三维五向编织复合材料的冲击压缩特性 |
| 3.1 试验系统测试方法及原理 |
| 3.2 试样制备及试验方案 |
| 3.3 试样的动态压缩力学特性 |
| 3.4 试样的能量耗散规律 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 三维五向编织复合材料的冲击压缩破坏机制 |
| 4.1 试样的动态破坏特征 |
| 4.2 试样的宏观破坏机制 |
| 4.3 试样的微观破坏机制 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 编织角对三维五向编织复合材料冲击压缩特性的影响 |
| 5.1 试样材料与试验方案 |
| 5.2 试样的动态压缩力学特征 |
| 5.3 试样的能量耗散规律 |
| 5.4 试样的宏观破坏机制 |
| 5.5 试样的微观破坏机制 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 高应变率下三维五向编织复合材料损伤演化规律及本构方程 |
| 6.1 材料损伤力学模型及损伤演化方程的建立 |
| 6.2 高应变率下三维五向编织复合材料的损伤演化方程 |
| 6.3 高应变率下三维五向编织复合材料的损伤演化本构方程 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 三维五向编织复合材料的冲击压缩数值模拟 |
| 7.1 多尺度几何结构有限元模型 |
| 7.2 多尺度有限元分析方法及数值计算流程 |
| 7.3 高应变率下试样冲击压缩力学响应分析 |
| 7.4 高应变率下试样冲击压缩动态破坏特征 |
| 7.5 高应变率下试样各组分材料的应力分布规律 |
| 7.6 高应变率下试样各组分材料的动态压缩破坏特征 |
| 7.7 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 主要研究结论 |
| 8.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 |
| 附录2 |
| 附录3 细观几何结构模型的弹性性能预测方法 |
| 附录4 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（9）3D编织复合材料铝蜂窝夹芯板低速冲击响应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 3D多向编织复合材料研究现状 |
| 1.2.2 复合材料蜂窝夹芯板低速冲击研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 第二章 理论基础与关键技术 |
| 2.1 纤维增强复合材料弹性本构理论与失效准则 |
| 2.2 铝合金芯层弹塑性本构 |
| 2.3 低速冲击非线性动力学基础 |
| 2.4 跨尺度夹芯结构力学建模方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 3D七向编织复合材料面板基本力学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 参数化细观单胞模型 |
| 3.3 细观单胞有限元力学建模 |
| 3.3.1 周期性胞元网格离散 |
| 3.3.2 组分材料本构关系 |
| 3.3.3 胞元渐进损伤分析 |
| 3.3.4 面板等效性能预测 |
| 3.4 面板弹性性能预测 |
| 3.4.1 等效弹性性能 |
| 3.4.2 细观力学响应 |
| 3.4.3 参数讨论与分析 |
| 3.5 面板强度参数预测 |
| 3.5.1 强度性能 |
| 3.5.2 细观力学响应 |
| 3.5.3 参数讨论与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 3D七向编织复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 3D七向编织复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤力学建模 |
| 4.2.1 3D七向编织复合材料蜂窝夹芯板本构关系 |
| 4.2.2 模型网格离散 |
| 4.2.3 冲击接触定义 |
| 4.2.4 约束、载荷与边界条件 |
| 4.3 3D七向编织复合材料夹芯板低速冲击响应分析 |
| 4.3.1 典型夹芯板力学结构建模 |
| 4.3.2 对比分析与讨论 |
| 4.4 参数讨论与分析 |
| 4.4.1 编织工艺参数对结构冲击响应的影响 |
| 4.4.2 冲击能量对结构冲击响应的影响 |
| 4.4.3 芯层高度对结构冲击响应的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（10）三维五向碳/芳纶混杂编织复合材料弯曲性能及其损伤演化有限元分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 混杂复合材料 |
| 1.3 三维编织复合材料 |
| 1.3.1 三维编织复合材料力学性能研究 |
| 1.3.2 三维编织复合材料本构研究 |
| 1.4 研究目的与内容 |
| 1.5 研究意义 |
| 1.6 创新点 |
| 第二章 三维五向混杂编织复合材料弯曲性能研究 |
| 2.1 三维五向混杂编织复合材料制备 |
| 2.1.1 预制件制备 |
| 2.1.1.1 原材料 |
| 2.1.1.2 四步法编织工艺 |
| 2.1.2 复合材料固化 |
| 2.2 试样测试 |
| 2.2.1 准静态三点弯曲测试 |
| 2.2.2 动态冲击测试 |
| 2.2.3 超声无损测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 准静态三点弯力学性能 |
| 2.3.2 动态冲击力学性能 |
| 2.3.3 损伤形态分析 |
| 2.3.4 超声波无损分析 |
| 2.3.5 冲击响应频域分析 |
| 2.3.6 冲击响应时域分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 三维五向混杂编织复合材料三点弯性能有限元分析 |
| 3.1 平均场均匀化方法 |
| 3.1.1 平均场均匀化原理 |
| 3.1.2 夹杂相取向问题 |
| 3.1.3 多相复合材料均匀化方法 |
| 3.2 准静态三点弯加载有限元模型 |
| 3.2.1 材料本构 |
| 3.2.2 有限元模型建立 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 纤维束力学性能 |
| 3.3.2 单胞模型 |
| 3.3.3 准静态三点弯力学性能 |
| 3.3.3.1 宏观及组分力学响应分析 |
| 3.3.3.2 细观力学响应分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 三维五向混杂编织复合材料低速冲击性能有限元分析 |
| 4.1 三维五向编织复合材料几何模型 |
| 4.2 单胞力学性能 |
| 4.2.1 弹性本构 |
| 4.2.2 塑性本构 |
| 4.2.3 损伤演化模型 |
| 4.2.3.1 失效准则 |
| 4.2.3.2 损伤演化 |
| 4.3 有限元建模 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 损伤及演化分析 |
| 4.4.2 应力波传递分析 |
| 4.4.2.1 X方向应力与加速度分析 |
| 4.4.2.2 Y方向应力与加速度分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望与不足 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
四、三维五向编织复合材料的细观结构分析（论文参考文献）
- [1]三维六向编织SiCf/SiC复合材料细观结构及力学行为研究[D]. 袁琼. 江南大学, 2021
- [2]机织复合材料结构的力学性能分析[D]. 贺奇. 太原理工大学, 2021(01)
- [3]2.5D机织SiCf/SiC复合材料细观结构及力学行为研究[D]. 杨甜甜. 江南大学, 2021(01)
- [4]三维编织压电复合材料驱动器设计及损伤力学性能分析[D]. 孙晓青. 齐鲁工业大学, 2021(10)
- [5]三维多向编织复合材料温度效应综述：热传导、热膨胀性质和力学响应[J]. 翟军军,王露晨,孔祥霞. 复合材料学报, 2021(08)
- [6]碳—芳纶—钛超混杂三维编织复合材料力学性能研究[D]. 曹洪学. 天津工业大学, 2021(01)
- [7]编织复合材料连接件的设计与制备[D]. 陆慧中. 天津工业大学, 2021(01)
- [8]三维五向编织复合材料冲击压缩特性及破坏机制研究[D]. 崔灿. 中国矿业大学, 2020(07)
- [9]3D编织复合材料铝蜂窝夹芯板低速冲击响应研究[D]. 马金岩. 电子科技大学, 2020(07)
- [10]三维五向碳/芳纶混杂编织复合材料弯曲性能及其损伤演化有限元分析[D]. 王伟. 天津工业大学, 2020(02)