三維編織復(fù)合材料整體加筋壁板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究.pdf

1、三維編織復(fù)合材料具有良好的結(jié)構(gòu)整體性，能有效克服傳統(tǒng)層合復(fù)合材料層間強(qiáng)度低、易分層等弱點(diǎn)，使其在飛行器機(jī)體結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用前景日益廣闊。三維編織復(fù)合材料整體加筋壁板作為一種新穎的輕質(zhì)高效結(jié)構(gòu)型式，研究該加筋壁板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，探尋結(jié)構(gòu)屈曲及后屈曲行為，評(píng)估結(jié)構(gòu)極限承載能力，是確保結(jié)構(gòu)安全需亟待解決的重要問題之一。然而，由于三維編織復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)尤其復(fù)雜，顯著增加了該材料整體加筋壁板設(shè)計(jì)與分析的難度。因此，如何根據(jù)三維編織復(fù)合材料整體加筋壁板宏

2、細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征，建立結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析力學(xué)模型，并系統(tǒng)研究材料工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響規(guī)律，具有重要的研究?jī)r(jià)值和工程意義。
　　本文基于三維編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)宏細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征，采用跨尺度力學(xué)建模思想，深入研究了三維四向編織復(fù)合材料壁板和整體加筋板在典型載荷工況下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。首先，在細(xì)觀尺度方面，根據(jù)四步法編織工藝，研究了不同區(qū)域紗線的空間運(yùn)動(dòng)規(guī)律和分布構(gòu)型，重點(diǎn)建立了材料內(nèi)胞和表胞的參數(shù)化實(shí)體單胞模型，提出了三維四向編織復(fù)合材

3、料的雙層表面胞元模型，建立了基于內(nèi)胞和雙層表面單胞的材料彈性性能有限元力學(xué)模型，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了材料彈性性能預(yù)測(cè)模型的有效性，并詳盡討論了編織角和纖維體積含量對(duì)材料彈性性能的影響規(guī)律。其次，在宏觀尺度方面，提出了三維四向編織復(fù)合材料“疊層胞元力學(xué)結(jié)構(gòu)模型”，建立了壁板及加筋壁板穩(wěn)定性有限元分析力學(xué)模型，研究了其在壓縮及剪切載荷工況下的屈曲特性，系統(tǒng)討論了編織角、纖維體積含量、壁板尺寸等對(duì)結(jié)構(gòu)屈曲特性的影響。最后，設(shè)計(jì)了典型三維四向編織