三維編織復合材料整體加筋壁板結構穩(wěn)定性研究.pdf

1、三維編織復合材料具有良好的結構整體性，能有效克服傳統(tǒng)層合復合材料層間強度低、易分層等弱點，使其在飛行器機體結構上的應用前景日益廣闊。三維編織復合材料整體加筋壁板作為一種新穎的輕質高效結構型式，研究該加筋壁板結構穩(wěn)定性，探尋結構屈曲及后屈曲行為，評估結構極限承載能力，是確保結構安全需亟待解決的重要問題之一。然而，由于三維編織復合材料細觀結構尤其復雜，顯著增加了該材料整體加筋壁板設計與分析的難度。因此，如何根據三維編織復合材料整體加筋壁板宏

2、細觀結構特征，建立結構穩(wěn)定性分析力學模型，并系統(tǒng)研究材料工藝參數及結構參數對結構穩(wěn)定性的影響規(guī)律，具有重要的研究價值和工程意義。
　　本文基于三維編織復合材料結構宏細觀結構特征，采用跨尺度力學建模思想，深入研究了三維四向編織復合材料壁板和整體加筋板在典型載荷工況下的結構穩(wěn)定性。首先，在細觀尺度方面，根據四步法編織工藝，研究了不同區(qū)域紗線的空間運動規(guī)律和分布構型，重點建立了材料內胞和表胞的參數化實體單胞模型，提出了三維四向編織復合材

3、料的雙層表面胞元模型，建立了基于內胞和雙層表面單胞的材料彈性性能有限元力學模型，結合實驗數據驗證了材料彈性性能預測模型的有效性，并詳盡討論了編織角和纖維體積含量對材料彈性性能的影響規(guī)律。其次，在宏觀尺度方面，提出了三維四向編織復合材料“疊層胞元力學結構模型”，建立了壁板及加筋壁板穩(wěn)定性有限元分析力學模型，研究了其在壓縮及剪切載荷工況下的屈曲特性，系統(tǒng)討論了編織角、纖維體積含量、壁板尺寸等對結構屈曲特性的影響。最后，設計了典型三維四向編織