[發明專利]一種機織管狀立體復合材料力學性能的分析方法

在審

• 申請號: 202010373695.3
• 申請日: 2020-05-06
• 公開（公告）號: CN113627042A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 吳濤;吳祈宏
• 申請（專利權）人: 天津金銳宏升科技發展有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F113/26;G06F119/14
• 代理公司: 北京久維律師事務所 11582
• 代理人: 邢江峰

1.一種機織管狀立體復合材料力學性能的分析方法，其特征在于，所述分析方法步驟為：

S1：機織管狀立體復合材料的細觀結構分析：首先選取一個具有代表性的典型單胞，按照圓織法的成型原理，先選取一個完整的圓周組織，再找出一個圓周組織中最簡化的周期性單元，將管狀織物的扇形體單胞轉化成相同體積的長方體單胞，并確定單胞中包括紗線的取向角、截面尺寸的幾何參數，從而推導出三維圓織管狀織物纖維體積分數的計算公式，根據體積分數計算公式計算出三維圓織管狀織物纖維的體積分數；

S2：機織管狀立體復合材料的剛度分析：推測細觀結構分析中三維圓織組織中紗線的受力情況，依據經紗、緯紗、垂紗三種紗線受力情況的不同，圓織管狀構件的紗線可根據其使用力學條件進行選擇，利用一組數值型參數來定量表征三維圓織立體織物的幾何結構，將局部坐標系轉換到整體坐標系得到立體管狀織物的剛度矩陣、柔度矩陣及工程彈性常數；

S3：機織碳纖維圓管復合材料的有限元分析：在以下兩種情況下對圓管進行有限元分析：第一種是圓管在相同材料、不同受力情況：在尺寸、形狀、材料都一定的條件下，計算圓管分別受拉力、壓力和彎扭矩的應力和位移變化量；第二種是圓管在相同受力、不同材料情況：在相同的尺寸和受力情況下，分別對不同材料的圓管進行對比分析，驗證復合材料突出的力學性能，再根據對圓管有限元分析的結果，繪制應力柱狀圖對不同情況進行比較，并對相同的尺寸和受力情況下，碳纖維機織物的紗線密度變化對圓管的性能影響進行分析，并對碳纖維復合材料圓管的緯密減少30％和減少50％這兩種情況進行有限元分析并得出結論。

2.如權利要求1所述的一種機織管狀立體復合材料力學性能的分析方法，其特征在于，所述機織管狀立體復合材料的剛度分析前需要做出以下基本假設：紗線間距相同，均勻排列分布：織物各處紗線的截面形狀保持一致；加載后纖維束的接觸處無變形。

3.如權利要求1所述的一種機織管狀立體復合材料力學性能的分析方法，其特征在于，所述有限分析的標準過程包括：建立有限元模型、施加約束和載荷、求解和分析結果這三個步驟。