3D機織復合材料多向接頭有限元分析及性能預測.pdf

1、3D機織增強結構復合材料不僅可以實現(xiàn)結構的整體性，而且克服了傳統(tǒng)層壓復合材料層間脆弱的缺點，因此成為衛(wèi)星等航天器中桁架結構預制件的首選。本文使用CAD軟件UG NX 7.0對3D機織復合材料多向接頭及其所在的整體桁架各個構件分別建模，然后導入到ANSYS 14.0中對其進行預處理:包括粘接處理、分塊處理;并根據(jù)復合材料多向接頭預制件中的纖維走向，對多向接頭不同軸向的圓管建立相應坐標系;采用MPC多點約束法對整個桁架系統(tǒng)施加載荷并求解，得

2、到了單個多向接頭的應力應變云圖。
　　本文中的多向接頭采用三維立體機織的方法織造預制件，使用RTM樹脂轉移模塑法對其進行復合，在多向接頭的九個位置貼放應變片，然后對其進行力學性能測試，得到了多向接頭的實測數(shù)據(jù)。通過將機織模擬結果與實測數(shù)據(jù)中九個應變片的最大應變作對比發(fā)現(xiàn)，機織模擬結果與實測結果中最大應變的位置與數(shù)值基本吻合，說明通過有限元方法可以較為準確的模擬現(xiàn)實中接頭的受力工況，并且可以查看接頭所有部位的應力應變。將最大應力與破

3、壞應力作對比可以看出，接頭在當前載荷下有可能會發(fā)生局部破壞，破壞位置應位于副管頂部;通過模擬判斷了實測中發(fā)生輕微響聲的原因極有可能是樹脂與纖維界面分裂，但不排除復合材料發(fā)生輕微破壞的可能性。
　　將四種結構的3D機織復合材料多向接頭的模擬結果進行對比，發(fā)現(xiàn)只有加入襯經(jīng)的機織結構復合材料能夠滿足桁架的受力要求，同時為了方便制造，所以選擇最優(yōu)的材料是僅帶襯經(jīng)的3D機織復合材料。將僅帶襯經(jīng)的機織模擬結果與編織模擬結果進行對比發(fā)現(xiàn)，其應力