三维角联锁机织复合材料三点弯曲疲劳性能与结构效应纺织材料与纺织品设计专业论文.docxVIP

东 华 东 华 人 学 博 上 学 位 论 文 摘 要 三 维 角 联 锁 机 织 复 合 材 料 三 点 弯 曲 疲 劳 性 能 与 结 构 效 应 摘 要 层 层 接 结 三 维 角 联 锁 机 织 物 结 构 由经 、讳 两 种 系 统 的 纱 线 构 成 。其 中 ，纬 纱 平 行 排 列 无 屈 曲 ，经 纱 以一 定 角 度 沿 着 结 构 的 厚 度 方 向衬 入 ，且 每 一 层 中 ，相 邻 两 根 经 纱 的 屈 曲波 动 状 态 相 反 ，以此 形 成 对 材 料 厚 度 方 向上 任 意 两 相 邻 纬 纱 层 强 有 力 的 束 缚 作 用 ，从 而 维 持 织 物 整 体 结 构 的 稳 定 性 。以此 织 物 结 构 作 为 增 强 相 形 成 的树 脂 基 复 合 材 料 即 三 维 角 联 锁 机 织 复 合 材 料 ，在 厚 度 以及 面 内 方 向 具 有 高 强 、高 模 、高 层 间 剪 切 强 度 以及 大 面 积 区域 承 受 加 载 、吸 收 能 量 等 诸 多 优 势 ，在 结 构 工 程 材 料 领 域 有 巨 大 的 应 用 潜 力 。鉴 于 复 合 材 料 在 长 期 服 役 期 ，尤 其 在 飞 行 器 、车 辆 等 工 程 结 构 件 设 计 应 用 中 的 抗 疲 劳 性 能 甚 为 关 键 ，研 究 三 维 角 联 锁 机 织 复 合 材 料 在 交 变 循 环 应 力 加 载 下 的 疲 劳 性 能 具 有 重 要 意 义 。本 文 结 合 实 验 分 析 与 有 限元 计 算 的 方 法 ，研 究 一 种 层 层 接 结 三 维 角 联 锁 机 织 复 合 材 料 在 三 点 弯 曲交 变 循 环 载 荷 下 的 疲 劳 性 能 、 结 构 效 应 以及 破 坏 机 理 。 通 过 实验 分 析 方法 ，获取 以下 结果 ：（1) 三 维 角联 锁机织 复合材 料 的疲 劳寿 命(S-N )曲线 ，探 索材料抗 疲劳能力 与应 力水 平(60% -80% )之间的关系 ；（2)材料 在 交 变 循 环 应 力 加 载 过 程 中 的 应 力 -挠 度 曲线 、 刚 度 变 化 曲线 、 挠 度 变 化 曲 线 等 ， 以此表 征 与分析材料 的“三 步骤式”渐进 疲劳破 坏过 程 ；（3)准静 态与交变循环应 力 加 载 条 件 下 ，材 料 破 坏 形 态 的 比较 ，说 明裂 纹 的 萌 生 与 扩 展 在 材 料 疲 劳 破 坏 过 程 中 的作 用 ；（4)相 同准 静 态 与交变 循环 应 力 加 载 条 件 下 ，三 维 角联 锁 机 织 复合 材 料 与 三 维 正 交 机 织 复 合 材 料 力 学 性 能 与 破 坏 形 态 的 比较 ，阐 述 三 维 角 联 锁 机 织 结 构 抵 抗 交 变 循 环 载 荷 的 结 构 特 征 与 优 势 。 利 用 有 限元 分 析 方法 ，结合经 典疲 劳破 坏 准 则 ，（1)建立三 维角 联锁机 织 复 合 材料 在三 点弯 曲交变 循环 载 荷 下 的细观 结 构 单 胞模 型 ；（2)计算此 结构 复 合材 料 在 交 变 循 环 载 荷 下 的动 态 力 学 响应 ；（3)通 过 应 力 在 材 料 结 构 中 的 分 布 、纱 线 与树 脂 的破 坏 、纱线 -树 脂 界 面 裂 纹(脱 粘 )的萌 生 与 扩 展 以及 结 构破 坏 的关 键 区域 等 方 面 阐 述 材 料 在 三 点 弯 曲交 变 循 环 载 荷 下 发 生 疲 劳 破 坏 的 结 构 效 应 与 破 坏 机 东 东 肀 人 学 博 I?学 位 论 文 摘 要 理 。 本 文 研 究 为 三 维 角 联 锁 机 织 复 合 材 料 在 三 点 弯 曲交 变 循 环 应 力 加 载 条 件 下 的抗 疲 劳 结 构 设 计 提 供 一 种 有 效 的 方 法 ，可 以扩 展 应 用 于 飞 行 器 、车 辆 等 工 程 领 域 三 维 纺 织 结 构 复 合 材 料 的 抗 疲 劳 结 构 设 计 。 关 键 词 ：三 维 角 联 锁 机 织 复 合 材 料 ；三 点 弯 曲 ；疲 劳 ； 结 构 效应 ；有 限元 分 析 2 东 华 东 华 人 学 博 I.?学 位 论 文 摘 要 F a tig u e B eh av io r a n d Stru ctu ra l E ffects of 3 -D A n gle-in terlo ck W ov en C o m p o sites u n d erg oin g T h ree-p o in t B en d in g C y cli