三维织物增强复合材料力学/热学性能预测

【摘要】复合材料是一种具有优异综合性能的材料,由于其性能的可设计性,在很多领域得到了广泛的应用。随着国家科技水平的飞速发展,对复合材料研究与应用提出了越来越高的要求,设计并研究具有高性能、特殊性能的复合材料具有重大的现实意义。随着对数值计算方法研究的不断深入和计算机可视化技术的不断进步,复合材料的有限元细观力学分析得以实现,因其能够研究复合材料细观结构与材料宏观性能的关系,有效指导了复合材料的设计,使得复合材料得到了更广泛地应用。本研究利用本课题组特色技术,参照国家/行业标准,以大型商用有限元软件ABAQUS为建模计算平台,采用Python语言通过对ABAQUS前处理进行二次开发,建立CKFR-PMCs编织型层合结构复合材料几何模型并划分网格,并应用Python语言编写脚本程序,实现了对复合材料几何模型中纤维体积分数的控制。采用有限元方法,研究了四种铺层结构复合材料代表性体积单元(RVE)的力学性能试验和热学性能试验,包括拉伸/压缩性能试验、弯曲性能试验、剪切性能试验、线膨胀系数性能试验,预测了材料力学性能参数和热学性能参数,预测结果与试验值吻合较好,验证了预测方法的有效性。本文对编织型层合结构复合材料的力学性能与热学性能预测给出了较为完整的思路与方法,并研究了铺设角度、铺设层数以及加载方式对编织型复合材料力学性能与热学性能的影响。铺设角度、铺设层数以及加载方式对编织型复合材料性能的影响具有一定的通用性,这为以后开展编织型层合结构复合材料的设计与性能研究提供了一定的参考。
【作者】安汝平；
【导师】兰晔峰；李旭东；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】织物增强；复合材料；ABAQUS；Python语言；材料性能；有限元分析；

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