机织物纺织复合材料剪切强度的有限元模型.docxVIP

毕业设计（论文）译文

题目名称：机织物纺织复合材料剪切

强度的有限元模型院系名称：纺织学院

班 级：纺织113

学 号：201100514328

学生姓名：张永远

指导教师：卢士艳（副教授）

2015年3月

2015届中原工学院毕业设计（论文）译文

机织物纺织复合材料剪切强度的有限元模型

——R.K.Misraa*,AnuragDixita,HarlalSinghMalib

印度大伊诺达乔达摩佛陀大学工程学院机械工程系201312

印度拉贾斯坦邦斋浦尔马拉亚国家技术学院机械工程系302017

摘要:本文展示了平纹梭织布纺织复合材料织物剪切载荷的模型。织物单元组织几何模型基于诺丁汉大学开发的TexGen纺织建模架构。本方案中纱被视为实体材积来研究，其造型取决于各种参数，如纱线长度，纱线横截面，纱线的表面。模拟真实织物重复单元的周期性边界条件已被证实。横向同性材料非线性横向力学性能的规律通过有限元（FE）模拟软件ABAQUS?进行了整合。这种方法最初用于验证纯剪切和压缩载荷，后来用于模拟这些负荷在实际形成过程中发生的组合。一个关于剪切力与剪切角的成功预测被提出，并且发现由于纱线压实，大部分能量被消散在高剪切角度。本开发模型使组织结构和纱线特性的范围改变变得简单。

关键词：平纹剪切,单元组织,有限元,横-纵向剪切系数.

简介

纺织品由于其稳定的机械性能，正在越来越广泛地用于现代工业，相比单向加固纺织品易于处理，具有良好的悬垂性，同时又能降低生产成本，Dixitet.al（2014年）。这些特别适用于制造可充气结构膜和双曲面结构，Cavallaroet.al（2007年）。层压复合材料一般有普遍良好的面内属性，但由于在厚度方向上其机械性能差，容易发生层间剥离。在克服这个缺点的尝试中，机织物的复合材料，也称为纺织复合材料，被投入使用，因为它们在一个单层内提供了三维加固，并在两个平面内和横向上提供更好的机械性能，DixitandMali （2013年）。织物有不同的组织结构如平纹，斜纹，缎纹和方平组织，在干燥的情况下，进一步可与基体材料进行整合（树脂，等等）。通过树脂传递模塑（RTM）或任何其他的制造工艺可形成复合布Boisseet.al（2007）。在宏观尺度上，干燥织物是指在不同的编织数序列中纱线互相交织。在纺织复合材料的制造过程中，通常有四个重要等级，纤维纱线面料复合材料。微观层面，纱线在中间一级可被认为是由非常薄的束和长纤维构成的异类媒介。在织物等级中，这些纱线的交互作用和状态可以极大地影响材料宏观层面的特性。在现有的不同的建模方法中，织物梭织微观建模方法是已知的，并以有力的工具在宏

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观层面预测它们的有效的机械性能。在使用过程中，织物复合材料的张力，压缩，剪切和冲击载荷宣告失败。机织织物的剪切变形是相当复杂的，因为在交叉点上它主要受制于由纱线的交织和组织的循环。织物加固切变形成的过程原理，通常认为是初级的变形机理Longetal. （1996），Zouarietal.(2006)。因此，了解织物剪切柔量的精确建模形成或悬垂过程是有必要的。然而在实际成形过程中轴向模式的组合与剪切变形也许适用于机织物Boisse（2010）。实现这一目标的有许多研究人员，Linberg(1961)和Lomovetal（2008）。为了确定剪切载荷作用下材料的非线性响应和表征变形极限，过去曾致力于织物的剪切特性的研究。川端康成Kawabata面料评估系统（1982）和图片框试验Guiness和bradaigh（1998）通常用于表征织物剪切特征区域的应变的大小。Lomov，verpoest（2006），Grosberg和Park（1996）认为设计的织物和服装在不同方向的弯曲和拉伸性能受织物的剪切形变的影响。然而，考虑到潜在的应用和复合材料机织物的重要性，以最小的误差预测其力学性能是必要的。众多的建模方案在公开文献中正确地预测织物的剪切特性，但在某些方面他们仍然缺乏准确性，比如验证水平和计算效率。本文的目的是首先提出了一种利用texgen的纺织建模架构表现的微观层面的织物单元模型，然后研究其抗剪性能和复合加载模式。

单元的几何建模

由于纱线复杂的编织模式，复合材料梭织布局部结构性能是难以分析的。为了这个目的，织物加固（称为单元组织）的周期性的识别是很关键的，使我们能够采用微机械方法估计复合材料纺织品的有效宏观性质。有效属性包括3热机械性能的如强度，刚度，热膨胀系数，以及热导率，电磁和其他传输性能。单元组织可以被认为是纤维周期性的立方阵列嵌入，其中已知性质的纤维和基体相提供了复合织物的整体行为矩