三维织造复合材料细观模型

摘要

以三维织造复合材料为对象,结合三维织造缠绕路径,建立三维织造复合材料细观结构分析模型,推导纤维体积分数与细观模型结构参数之间的数学关系.研究导向套直径、导向套中心距等结构参数对纤维体积分数的影响.研究结果表明:结合PAN基碳纤维T300实验研究发现纤维体积分数相对误差可控制在5％以内.通过合理的结构设计和纤维规格匹配,三维织造复合材料可达到满意的纤维体积分数和弹性模量.当PAN基碳纤维T300三维织造复合材料的导向套半径为1 mm时,导向套中心距在4～6 mm之间对纤维体积分数的变化最敏感,中心距从4mm增加到6 mm时导向套的纤维体积分数从19.63％下降到10.19％;当导向套半径控制在2mm以内时,导向套中心距建议选取4～6 mm之间,可有效提高纤维体积分数;导向套半径为1mm时,6K纤维与6mm中心距配合能达到最大限度的利用结构体积单元空间.