三维编织复合材料力学性能分析方法PDF电子书下载

第1章 三维编织复合材料结构特点及其应用 1

1.1 预制体形式及编织工艺 2

1.1.1 预制体的形式 2

1.1.2 纱线 4

1.1.3 编织工艺 6

1.2 编织复合材料主要成型工艺 14

1.2.1 模压成型技术 14

1.2.2 树脂浸渍技术 14

1.2.3 树脂传递模塑成型技术 15

1.3 纤维材料 17

1.3.1 碳纤维 17

1.3.2 玻璃纤维 18

1.3.3 芳纶纤维 19

1.3.4 硼纤维 20

1.3.5 PBO纤维 21

1.4 基体材料 21

1.4.1 热固性树脂基体 22

1.4.2 热塑性树脂基体 23

1.4.3 陶瓷基体 24

1.5 编织复合材料的特点 24

1.6 编织复合材料的应用 25

参考文献 28

第2章 纤维束的刚度及强度性能预报 30

2.1 纤维束的纤维填充因子 30

2.2 整齐笔直排列纤维束有效性能 31

2.2.1 Mori-Tanaka方法 32

2.2.2 Hashin-Rosen同心圆柱模型 36

2.2.3 桥联模型 37

2.2.4 几种简单预测纤维束有效性能的方法 39

2.3 扭曲纤维束有效性能 41

2.3.1 扭曲纤维束的柔度平均法 42

2.3.2 随机函数理论 47

2.4 纤维束强度分析模型 55

2.4.1 纵向拉伸强度 56

2.4.2 纵向压缩强度 59

2.4.3 横向拉伸、压缩和剪切强度 63

2.4.4 Chamis强度公式 66

2.5 热膨胀系数和湿膨胀系数 67

2.5.1 热膨胀系数 67

2.5.2 湿膨胀系数 68

参考文献 69

第3章 三维编织复合材料有效性能的分析方法 74

3.1 编织复合材料几何模型及纤维体积分数 76

3.1.1 1×1四步法编织复合材料的三胞模型 76

3.1.2 二步法编织复合材料 82

3.1.3 三轴圆形编织复合材料 85

3.2 编织复合材料力学分析模型 86

3.2.1 刚度平均化方法 86

3.2.2 最小余能方法 89

3.3 编织复合材料数值分析方法 94

3.3.1 有限元方法 94

3.3.2 多相有限元方法 100

3.3.3 均匀化方法 105

参考文献 114

第4章 三维编织复合材料的积累损伤模拟方法 118

4.1 各向异性损伤准则 119

4.1.1 Hashin初始损伤准则 120

4.1.2 纤维横向压缩初始损伤准则 121

4.1.3 纤维纵向压缩初始损伤准则 124

4.2 损伤及损伤演化模型 128

4.2.1 各向异性材料损伤模型 128

4.2.2 损伤演化方程 131

4.2.3 界面损伤模型 132

4.2.4 三维纤维增强复合材料损伤模型 133

4.3 非线性问题数值求解过程 135

4.3.1 初始边值问题的有限元解 135

4.3.2 纤维增强复合材料积累损伤非线性分析的数值求解过程 139

4.4 三维四向编织复合材料损伤演化分析 140

4.4.1 几何模型及有限元模型 140

4.4.2 周期边界条件 141

4.4.3 数值仿真结果 141

参考文献 153

第5章 三维编织复合材料破坏分析及强度理论 157

5.1 利用二元模型对纺织复合材料失效分析 158

5.1.1 组分材料本构关系 159

5.1.2 二元模型中耦合弹簧的本构关系 160

5.1.3 三维角联锁机织复合材料破坏分析 162

5.2 利用积累损伤模型对编织复合材料强度预报 168

5.3 破坏理论 171

5.3.1 蔡-希尔强度准则 171

5.3.2 蔡-吴张量多项式准则 173

5.3.3 强度比方程 181

5.3.4 基于Kelvin模式的多维各向异性材料准则 182

参考文献 187

第6章 碳／碳复合材料工艺力学性能分析方法 190

6.1 C/C复合材料工艺过程的数值模拟 191

6.1.1 C/C复合材料碳基体的原材料 191

6.1.2 液相浸渍制备工艺过程 192

6.1.3 制备工艺过程中组分转化数学分析模型 193

6.1.4 沥青先驱体C/C复合材料制备工艺过程模拟 195

6.2 C/C复合材料基体在工艺过程中的力学性能 199

6.2.1 工艺过程中基体弹性性能 199

6.2.2 工艺过程中基体强度性能 202

6.2.3 工艺过程中基体热膨胀系数 205

6.2.4 C/C复合材料基体在工艺过程中力学性能的求解 205

6.3 单向纤维增强C/C复合材料在工艺过程中的力学性能 206

6.3.1 工艺过程中单向复合材料弹性性能 208

6.3.2 工艺过程中单向复合材料强度性能 211

6.4 C/C编织复合材料在工艺中的力学性能 216

6.4.1 编织复合材料的弹性性能 217

6.4.2 编织复合材料的强度性能 219

6.4.3 C/C编织复合材料算例 222

6.5 不同石墨化次数对C/C复合材料力学性能影响的实验研究 224

参考文献 227

第7章 高硅氧／酚醛复合材料高温力学性能分析方法 230

7.1 高硅氧／酚醛复合材料烧蚀机理及表面烧蚀理论 231

7.1.1 高硅氧／酚醛复合材料烧蚀机理 231

7.1.2 表面烧蚀模型 237

7.1.3 烧蚀性能的理论计算结果与实验测量结果 244

7.2 高硅氧／酚醛复合材料的体积烧蚀性能 248

7.2.1 单侧热流荷载下的一维热响应模型 248

7.2.2 一维热响应计算结果与讨论 257

7.3 高硅氧／酚醛复合材料多场耦合条件下的热-力学行为 265

7.3.1 温度／扩散／变形耦合问题的多物理场耦合分析模型 265

7.3.2 多场耦合条件下热-力学响应的有限元计算 268

7.3.3 非接触高温热变形测量实验 272

7.3.4 多场耦合分析模型计算结果的分析及讨论 273

7.4 高硅氧／酚醛复合材料的高温刚度和强度性能衰减分析 280

7.4.1 高温压缩强度测试及压缩模量计算 280

7.4.2 高温刚度性能衰减分析 283

7.4.3 高温强度性能衰减分析 289

参考文献 292

附录A 局部基矢量的展开系数 300

附录B1 坐标转换矩阵 304

附录B2 热应力方法中的用户子程序UEXPAN（） 306

附录B3 边界力方法中的用户子程序UTRACLOAD（） 307

附录C 编织复合材料积累损伤分析ABAQUS内嵌UMAT子程序 309

名词索引 333