2.5D编织复合材料细观结构及弹性性能

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2.5D编织复合材料细观结构及弹性性能
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作者单位:北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京 100191;航天材料及工艺研究所先进功能复合材料技术国防科技重点实验室,北京 100076
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Meso-StructureandElasticPropertiesof2.5DBraidedComposites

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基于对2.5D编织复合材料细观结构的观察,提出了结构上更稳定的三维力学模型,反映了2.5D编织复合材料的结构。针对该模型,推导了纤维体积分数与几何参数之间的关系,并采用刚度平均法和有限元法预测了2.5D编织复合材料的等效力学性能,分析了弹性常数随纤维体积分数以及经密、纬密的变化规律。两种方法的预测结果均表明,倾斜角对弹性性能影响并不显著,但对材料内部的细观应力场有较大影响。理论预测与有限元结果吻合较好,从而验证了模型的有效性。

Abstract:

Basedontheobservationofthemeso-structureof2.5Dbraidedcomposites,athree-dimensionalmechanical modelispresented,whichismorestableandisabletoreflectthestructureofthiscomposites.Therelationshipbetweenthe fibervolumeandgeometricparametersisdeducedbyusingthismodel.Thestiffnessaveragemethod(SAM)andfiniteelementmethod(FEM)areadoptedtopredicttheeffectivemechanicalproperties.Theelasticconstantsvaryingwiththechange offibervolume,warpdensityandweftdensityareanalyzed.Bothofthepredictedresultsshowthecamberangledoesnot noticeablyaffecttheelasticproperties,buthasanotableimpactonthemeso-stressfield.ThetheoreticalpredictionisinaccordancewiththeFEMresults,whichverifiesthevalidityofthemodel

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杨振宇俸翔苏洲卢子兴范锦鹏.2.5D编织复合材料细观结构及弹性性能[J].宇航材料工艺,2010,40(2).

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