李明
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陈秀华
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汪海
复合材料学报
为了预测二维平纹机织复合材料的弹性性能，提出了基于有限元重合网格法的域分解方法。域分解方法与传统代表体元法的有限元建模不同，前者不再建立精细的纤维与基体模型，而是分别建立二维平纹机织复合材料单胞的整体域与纤维域，整体域是真实基体体积与纤维体积的叠加，两区域网格独立剖分，互不影响。采用MSC．Nastran中的多节点约束在纤维节点与基体节点之间建立位移协调来模拟纤维和基体单元的位移函数关系，实现了纤维域和基体域的耦合计算。研究表明，域分解方法大大简化了机织复合材料细观力学建模的复杂性，降低了建模时间，采用域分解方法预测的二维平纹机织复合材料弹性常数与试验值吻合较好，充分说明了该预测模型与方法的正确性。研究了不同纤维体积分数下，域分解方法预测二维平纹机织复合材料的弹性常数的变化趋势，结果表明，随纤维体积分数增加，模量呈上升趋势，泊松比呈降低趋势。
关键词:
机织复合材料
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网格重合法
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域分解
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弹性性能
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多节点约束
陈继刚
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薛亚红
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闫世程
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151106.003
为了预测二维机织复合材料的弹性性能，建立了有限元力学分析模型。基于二维机织复合材料的几何特征，建立了参数化的单胞模型；考虑了织物纤维束呈现出的各向异性材料特征，将有限元中材料主方向转化到纤维屈曲方向，建立其力学分析有限元模型；分析了单胞边界面保持平面假设的不足，提出了对于二维机织复合材料通用的周期边界条件，获得了更为准确的二维机织复合材料的工程弹性常数。结果表明：织物衬垫单胞边界面，在单向拉伸载荷和纯剪切载荷下，呈凹凸翘曲变形，即为周期边界；应用给出的织物参数化几何建模方法与有限元求解方法，可以精确地获得工程弹性常数，数值计算结果与实验值吻合较好。
关键词:
机织复合材料
,
周期边界条件
,
单胞
,
有限元模型
,
弹性常数
