三维纺织复合材料增强相RVE的有限元建模

论文摘要

三维纺织复合材料已经被越来越多地应用于工业、汽车和航空航天领域。纺织复合材料内部增强相纤维束结构的种类非常多。而三维纺织复合材料的内部增强相在很大程度上决定了该材料力学性能。因此，对纺织复合材料内部增强相细观结构的几何特性进行深入研究非常有必要，这对提高预测研究三维纺织复合材料力学性能的准确性，具有重要的理论和现实意义。由于纺织复合材料内部细观组织结构所固有的复杂性，使得数值模拟方法被广泛地用于预测其力学性能。然而由于纺织复合材料具有高度的非均匀性、且结构非常复杂，使得纺织复合材料有限元建模非常困难。本文借鉴姜文光教授提出的纺织复合材料的区域叠合（DST）有限元建模策略，将基体材料和纤维体材料的有限元模型分开建立，巧妙地避开了对包含纤维束间奇异的几何形状的基体材料的几何建模。与传统的有限元建模方法相比较，这种方法更容易建立有限元模型。本文的主要目的是系统地建立几种主要类型的纺织复合材料的内部增强相结构的有限元模型。ABAQUS作为功能强大的有限元计算分析软件，受到了广泛地应用，本文在ABAQUS环境下，利用ABAQUS的接口语言Python系统地建立几种主要类型的纺织复合材料的内部增强结构的参数化有限元模型。这些模型将为后续对纺织复合材料的性能预测打下基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 三维纺织复合材料
• 1.2.1 三维纺织复合材料的结构特点
• 1.2.2 三维纺织复合材料的分类
• 1.2.3 三维纺织复合材料的应用
• 1.3 国内外研究状况
• 1.3.1 三维编织复合材料
• 1.3.2 三维机织复合材料
• 1.4 现有工作中存在的问题
• 1.5 本文的研究内容及意义
• 第2章 参数化建模的理论基础
• 2.1 有限元法
• 2.1.1 有限元分析方法的起源与发展
• 2.1.2 有限元分析方法的求解步骤
• 2.2 ABAQUS 简介
• 2.3 ABAQUS 参数化程序设计语言 Python
• 2.3.1 Pyhton 编程语言
• 2.3.2 Pyhton 语言与 ABAQUS
• 2.4 本章小结
• 第3章 有限元建模方法
• 3.1 参数化有限元建模方法
• 3.1.1 ABAQUS 环境下的建模
• 3.1.2 参数化有限元建模实施步骤
• 3.2 代表性体积单元切割思想
• 3.3 本章小结
• 第4章 三维机织结构参数化建模
• 4.1 三维四向编织复合材料
• 4.1.1 三维四向编织复合材料单胞结构分析
• 4.1.2 编织参数间的关系及参数化模型
• 4.2 三维五向编织复合材料
• 4.2.1 三维五向编织复合材料单胞结构分析
• 4.2.2 编织参数间的关系及参数化模型
• 4.3 三维机织典型结构复合材料
• 4.3.1 三维机织典型结构及其纱线的组成
• 4.3.2 三维机织典型结构分析
• 4.3.3 内部纱线形态
• 4.3.4 参数设计说明及参数化模型
• 4.4 3D-OWC 三维机织复合材料
• 4.4.1 3D-OWC 单胞结构分析
• 4.4.2 3D-OWC 参数间的关系及参数化模型
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录