论文摘要：三维编织复合材料边缘效应对力学性能的影响研究

三维编织复合材料以三维整体编织预成型结构件作为增强材料，不需要缝合和机械加工，具有明显的性能可设计性，具有良好的性能指标，如较高的强度、刚度和较好的抗冲击、耐烧蚀性等，因而受到工程界的普遍关注，成为航空、航天领域的重要结构材料。但从目前的技术水平上来看，三维编织复合材料的研制成本很高，研制周期也很长，因此在材料研制和结构设计初期充分地进行材料性能预报对材料优化设计是非常必要的。本文首先介绍了近几年在几何模型、实验研究、理论研究几个方面的代表性工作。论文工作的重点是通过分析三维四步1 1矩形编织过程中纤维束的运动及交织方式，在已有的内部单元胞体几何模型的基础上，建立了表面单元胞体模型。并将内部胞体和表面胞体结合起来，建立了整体模型来研究三维编织复合材料表面部分对整体弹性性能的影响。为了实现用计算机处理模型的方便性与可行性，对纤维截束截面的形状及走向作了近似的处理，而在其他方面保证了和实际材料结构的基本一致。接着在建立的实体模型的基础上进行了有限元分析，计算了弹性模量随纤维体积含量和编织角的变化关系。同时针对试件建立了对应的实体模型进行了计算，并和实验结果进行了比较，从而验证了模型的有效性。