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碳纤维3D机织预制体压实行为及影响因素研究

目录

文档概览．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.1.1碳纤维增强复合材料发展现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.1.23D机织预制体技术特点与应用前景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

1.1.3高性能复合材料成型压实行为的必要研究．．．．．．．．．．．．．．．．12

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

1.2.13D编织结构预制体成型工艺研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

1.2.2纤维复合材料压实行为分析方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

1.2.3影响压实过程的关键因素探讨．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

1.3本研究目标与内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

1.3.1主要研究目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

1.3.2核心研究内容框架．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

1.4技术路线与研究方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

1.4.1总体研究思路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

1.4.2采用的技术手段．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

碳纤维3D机织预制体结构特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

2.13D机织基本概念与分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

2.1.13D机织工艺原理介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

2.1.2碳纤维3D机织结构类型分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

2.2预制体几何结构与织纹特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

2.2.1预制体宏观尺寸与形状描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

2.2.2编织组织与空间织纹形态分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

2.3材料组成与特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51

2.3.1碳纤维种类与性能参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

2.3.2纤维铺排方式与体积含量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

2.3.3预制体初始密度与力学状态．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57

压实过程数值模拟方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59

3.1数值模型建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60

3.1.1预制体结构简化与网格划分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61

3.1.2物理本构关系选取．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63

3.2模拟工况设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65

3.2.1压缩载荷边界条件定义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．70

3.2.2模拟步长与终止条件确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72

3.3模拟结果分析与验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．74

3.3.1压实过程中的应力应变演变．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．76

3.3.2仿真结果与理论/实验数据的对比验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．79

3D机织预制体压实实验研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．80

4.1实验技术与设备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82

4.1.1压实试验装置选用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8