圓織立體碳纖維復合材料三角架的強度分析.pdf

1、管狀結構件是工程中廣泛應用的基本構件，采用樹脂基碳纖維制成的管狀構件具有質量輕、比剛度與比強度高、耐疲勞性能優(yōu)異、耐腐蝕性能好等特點。圓織三維管狀碳纖維復合材料是在圓織工藝上發(fā)展起來的一種復合材料成型工藝，其原理是經紗沿圓周方向排布，由綜絲帶動上下運動，在同一時間內形成多個織口，每個織口對應一層織物，同時有一把載紗器將緯紗引入織口內，然后經紗進行交替位置將緯紗包容而固定在織物中。為了將各層織物連接起來，設計一部分緯紗或經紗作為垂紗。垂紗

2、在交織過程中沿織物厚度方向交織，用于增強組織層間力學性能。為了對圓織立體碳纖維復合材料進行更好的設計使用，需要對其細觀結構和彈性性能進行研究。
　　本文對碳纖維立體管狀織物展開研究，建立更加符合實際的細觀幾何模型和有限元模型，采用剛度平均法和有限元法預測其力學性能，據此研究其在自行車三角架上的應用。主要研究內容可分為以下三個部分:
　　第一，建立一種新的圓織立體碳纖維復合材料力學模型。該模型采用跑道形纖維束截面假設，基于可設

3、計幾何參數(shù)和組織結構，合理預測了圓織三維管狀復合材料纖維體積分數(shù)，并采用體積平均化方法分析圓織立體復合材料的彈性性能。
　　第二，采用CAD軟件繪制單胞幾何模型，導入有限元軟件中進行分析，得到了相關等效彈性性能參數(shù)，并合理確定了復合材料內部的應力分布。將預測結果與剛度平均法理論預測結果進行了對比分析，驗證了有限元分析方法的可行性和單胞結構的正確性。并繼續(xù)分析了單胞的層數(shù)對其彈性性能的影響。
　　第三，為了便于碳纖維復合管材與