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含孔隙三维四向编织复合材料力学性能的双尺度分析  
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【英文篇名】 Two-Scale Analysis for Mechanical Properties of 3D Four-Directional Braided Composites with Pore Defects
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【作者】 齐泽文; 胡殿印; 张龙; 曾雨琪; 王荣桥;
【英文作者】 QI Ze-wen; HU Dian-yin; ZHANG Long; ZENG Yu-qi; WANG Rong-qiao; School of Energy and Power Engineering; Beihang University; Collaborative Innovation Center for Advanced Aero-Engine; Beijing Key Laboratory of Structural Strength of Aero-Engine;
【作者单位】 北京航空航天大学能源与动力工程学院; 先进航空发动机协同创新中心; 航空发动机结构强度北京市重点实验室;
【文献出处】 推进技术 , Journal of Propulsion Technology, 编辑部邮箱 2018年 08期  
期刊荣誉：中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】 三维四向编织复合材料; 孔隙缺陷; 双尺度; 材料性能预测;
【英文关键词】 3D four-directional braided composites; Pore defects; Two-scale; Material property prediction;
【摘要】 为了更精确地对含孔隙三维四向编织复合材料的力学性能进行预测,基于双尺度分析方法分别研究了纤维束中的干斑和基体中的孔穴对三维四向编织复合材料宏观力学性能的影响。在纤维束微观尺度上,采用通用单胞法来预测纤维束等效力学性能参数。在编织结构细观尺度上,利用代表性体积单元(RVE)和细观力学有限元法预测得到宏观等效弹性常数。将上述计算结果与文献实验数据进行对比,验证了双尺度分析方法的正确性。采用Monte-Carlo仿真技术在模型中投入气孔单元,分别在纤维束和基体中模拟干斑和孔穴,讨论了两种孔隙缺陷对三维四向编织复合材料力学性能的影响规律。结果表明:孔隙缺陷率对三维四向编织复合材料力学性能有较大的影响,且纤维束中的干斑较基体中的孔穴相比影响更大;在给定孔隙缺陷率(Pmv=Pfv=4%)情况下,沿编织方向弹性模量仅从13.6GPa变化到14.2GPa,说明孔隙的位置分布对沿编织方向的弹性模量影响很小。
【英文摘要】 In order to predict the mechanical properties of 3 D four-directional braided composites with pore defects more accurately,this essay studied the effects of dry patches in fiber bundles and voids in matrix on the macroscopic mechanical properties of the three-dimensional four-direction braided composites based on the two-scale analysis method. Firstly,generalized method of cells was used to predict equivalent mechanical properties of the fiber bundles at micro-scale. Then,the macroscopic equivalent elastic ...
【基金】 国家自然科学基金(51675024;51305012;51375031); 国防基础科研计划资助(B2120132006)
【更新日期】 2018-08-31
【分类号】 TB33
【正文快照】 1引言复合材料具有比强度高、比刚度大、耐腐蚀性强和抗冲击性良好等优点,广泛应用于在航空航天、汽车、船舶等高科技制造领域[1]。其中,三维四向编织复合材料,由于具有多向纤维束构成的空间网状结构,消除了传统“层”的概念,面外性能大大提升[2],具有承受复杂载荷能力的优势,?

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