三维机织复合材料拉伸损伤分析与试验研究

"这篇论文是2010年由王新峰、陈国军和周光明发表在《南京航空航天大学学报》上的，属于工程技术领域的研究论文，主要探讨三维机织复合材料在经向和纬向拉伸载荷下的损伤过程及破坏机制。作者们运用三维实体有限元方法和周期性边界条件进行模拟分析，并采用了新的刚度折减方法来处理材料损伤，而非传统的‘单元消失’技术。他们还制作了实际的三维机织拉伸试件，通过实验验证了模拟结果的准确性。" 本文详细研究了三维机织复合材料在拉伸载荷下的损伤行为。三维机织复合材料由相互交织的纤维组成，这种结构赋予了材料独特的力学性能和耐久性，广泛应用于航空、航天以及汽车工业等领域。传统的损伤分析往往采用“单元消失”技术，即将损伤或破坏的单元从模型中移除。然而，这种方法忽视了损伤过程中的局部变形和应变分布，可能导致分析结果不准确。 为了更精确地模拟损伤过程，研究者采用了三维实体有限元方法，结合周期性边界条件，确保了模型在不同边界上的位移和应力连续。这种方法可以更细致地捕捉材料内部的应力状态变化，从而更真实地反映出损伤从起始到扩展直至最终破坏的整个过程。在分析过程中，他们对受到损伤的基体单元和纤维束单元进行方向性的刚度折减，这种做法更加符合实际损伤情况，使得模拟结果更接近实际的材料行为。 此外，研究人员通过实验验证了理论模型的准确性。他们制作了三维机织复合材料的拉伸试件，对其施加经向和纬向拉伸载荷，比较了模拟计算与实验测量的结果，两者表现出良好的一致性，进一步证实了所采用的损伤分析方法的有效性和可靠性。 关键词涉及复合材料、平面机织结构、损伤分析和刚度折减技术，这些是论文的核心概念。中图分类号TB332表明这是关于机械工程和航空宇航科学的文献，文献标识码A则表示这是一篇原创性学术论文。文章编号1005-2615(2010)01-0001-07提供了具体的信息，指明了该论文在该期刊的发布位置。 这项工作为三维机织复合材料的损伤分析提供了一种新的、更为精确的方法，对于理解复合材料在受力条件下的损伤机理，以及优化材料设计和预测其使用寿命具有重要的理论和实践意义。