·计算材料学
三维角联锁机织复合材料剪切性能有限元分析
冯古雨'
曹海建1,2
王新月1
卢雪峰钱坤1
（1生态纺织教育部重点实验室，江南大学纺织服装学院，无锅214122）
（2南通大学，纺织服装学院，南通226019）
文摘使用三维绘图软件Pro/E5.0构建出一种三层角联锁机织复合材料的细观结构模型，借助有限元软件ANSYS对复合材料在剪切力作用下纤维与树脂的应力、应变分布进行数值模拟，并借此分析该复合材料在剪切作用下的力学行为，并预测复合材料破坏模式。结果表明：复合材料在剪切力作用下发生沿剪切力方向程度较均匀的剪切变形；纤维相对于树脂承受更多剪切力作用，产生更大应力，但发生相对较小的应变；纤维中轴向与剪切力方向平行的经纱相对轴向垂直于剪切力的纬纱表现出更大的应力和应变。
关键词有限元分析，角联镇，三维机织复合材料，剪切性能
中图分类号：TB332
D0I:10.12044/j. issn.10072330.2017.02.004
Finite Element Analysis of 3D Angle Interlock
WovenCompositesonShearProperty CAO Haijian,2
WANG Xinyue'
QIANKun'
FENG Guyu'
LUXuefeng
(1 Key Laboratory of EcoTextile of Ministry of Education,Jiangnan University ,Wuxi 214122)
(2 College of Textile and Clothing, Nantong University, Nantong 226019)
AbstractA structural model of three layers angle interlock woven composites, was built by mapping software Pro/Engineer. The distribution of stress & strain on fibers, resin and 3D composites, was simulated and discussed, under shear loading using finite element software ANSYS Workbench. And the failure mode of composites was ana-lyzed. The results show that, uniform shear deformation on the shear direction oceur in the composites. The main loads were supported by reinforced fibers and the minor loads were supported by matrix resin. Compared warp yams to weft yarns, warp yarms axial direction parallel to shear direction show larger stress and strain than those axial direction perpendicular to shear direction.
Key wordsFinite element analysis, Angle interlock ,3D woven composites,Shear property
引言 0
三维角联锁机织复合材料是-种以工程纤维为原料，采用特殊的织造工艺制备出的三维角联锁机织物作为预制体，以环氧树脂做为基体制备出的复合材料[1-3]。相比于层合板结构和二维机织物层铺增强复合材料，三维角联锁机织复合材料预制体是由伸直的纬纱及弯曲的上下包缠纬纱的经纱组成的[4-5]。预制体中弯曲的经纱不仅固定了纬纱的位置，其在复
收稿日期：2016-12-10
合材料厚度方向上的分量增强了复合材料在厚度方向的力学性能(6)。三维角联锁机织复合材料在厚度方向上表现出更好的剪切强度、耐冲击分层等性能，使其在建筑、交通、国防、航天航空等领域具有越来越广泛的应用(7-9)。
剪切载荷是复合材料在应用中较为常见的载荷作用，在剪切载荷作用下复合材料容易发生错位变形、撕裂、分层等现象，进而产生复合材料的失效等问
基金项目：国家自然科学基金(51302110）：江苏省产学研前胎性联合研究项目（BY2014023-15、BY2014023-14）；中央高校基本科研业务费专项资金（JUSRP41501）；江苏高校优势学科建设工程资助项目；十三五"国家重点研发计划项目（2016YFB0303205）
第一作者简介；冯古雨，1992年出生，博士研究生，主要从事纺织复合材料的制备及性能研究。Email：fengguyu890@163.com 通信作者：钱坤，博士，教授，主要从事轻量化复合材料的制备及应用。E-mail：qiankun_8@163.com
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万方数据
宇航材料工艺
http://www.yhclgy.com
2017年第2期