付春艳
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高行山
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王佩艳
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王富生
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岳珠峰
材料科学与工程学报
本文在细观力学模型的基础上,考虑到缠绕工艺,提出一种计算缠绕复合材料三维弹性模量的方法.该方法将代表单元分为层合部分和编织部分.层合部分用经典层合板理论计算刚度矩阵,编织部分采用四胞模型和均一化方法计算刚度矩阵,最后按两部分在代表单元中所占比例,将两部分的刚度矩阵平均化,得到代表单元的刚度矩阵.利用该方法预测了几种材料的弹性模量,并与实验结果对比,结果显示本文所提出的方法能较好地计算缠绕复合材料的弹性模量.
关键词:
缠绕复合材料
,
细观力学模型
,
均一化
,
弹性模量
郭章新
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韩小平
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李金强
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韩志军
复合材料学报
采用有限元分析软件ABAQUS,对具有金属内衬的纤维缠绕复合材料圆筒在固化过程中残余应力及应变的变化规律进行了模拟计算.采用FORTRAN语言编制了用以分析固化过程中残余应力的子程序,该子程序考虑了固化过程中复合材料力学性质的变化和由于树脂固化收缩产生的化学收缩应变.算例结果表明:复合材料和金属内衬的残余应力在初始阶段均接近于零,当固化到一定阶段,残余应力迅速增加并且很快达到最大值,在降温阶段释放了部分的残余应力;在整个固化过程中,金属内衬受到压应力,而纤维缠绕层受到拉应力.本文中的三维有限元模型可以得到任意时刻复合材料的温度及固化度分布,通过数值模拟可以有效地优化复合材料固化工艺参数,提高制件的质量.
关键词:
缠绕复合材料
,
固化工艺
,
残余应力
,
残余应变
,
数值模拟
沈创石
,
韩小平
,
何欣辉
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150429.001
针对缠绕复合材料交叉起伏区域的细观结构,建立了一种细观分析模型.首先,将纤维交叉起伏区域划分为环向交叉起伏区和螺旋交叉起伏区2种类型;然后,以缠绕面为基准,用平行横截面将起伏区域空间结构模型离散化为多个子模型,运用纤维束起伏角、富树脂区域尺寸、纤维束的体积分数、纤维束的横截面形状及尺寸等细观参数来描述缠绕复合材料交叉起伏区域的细观结构.基于所建立的细观模型及层合板理论,提出了缠绕复合材料交叉起伏区域的等效刚度计算方法.通过算例研究了纤维束截面、纤维束起伏角以及富树脂区体积分数等细观参数对局部区域等效刚度的影响.结果表明:环向交叉起伏区的弹性模量比螺旋交叉起伏区下降得更为明显;在富树脂区域,弹性模量和剪切模量降低较为明显,而泊松比则有所增大.纤维束厚度增加及纤维束截面变化对交叉起伏区域等效刚度会产生明显影响.
关键词:
缠绕复合材料
,
纤维交叉起伏
,
细观模型
,
富树脂区域
,
刚度
