正交三向立体织物的细观结构分析与工艺模拟

摘要

纤维增强复合材料由于其比强度高，比模量高，抗冲击性能好，可设计性强等优点在航空航天、交通运输、国防防护等领域得到了广泛应用。正交三向织物作为纤维增强复合材料一种特殊类型的增强体，由伸直平行排列的x向纱、y向纱和z向纱三个系统纤维束垂直交织而成，保持了良好的织物整体性和稳定性，因而，正交三向复合材料具有极高的面内刚度和优异的断裂韧性。
　　论文首先设计织造了正交三向圆管织物，并复合进行研磨抛光。通过对实际正交三向织物进行不同截面的观测，分别建立了矩形截面和圆形截面正交三向织物的单胞模型，并进行了相应的细观结构分析，建立了织物厚度、纤维体积分数以及纱线理论截面尺寸与织造参数之间的关系，计算值与实测值有较好的一致性，验证了所建模型的合理性，为之后的工艺模拟奠定了理论基础。
　　其次，以正交三向立体织物工艺模拟插件需求为依据，对插件开发基于的软件平台、语言工具及数据库管理系统进行了选择。选择通用机械设计软件SolidWorks2010为设计平台，利用SolidWorks API二次开发功能，分析了基于VB.NET开发SolidWorks二次开发的基本原理和过程，在此基础上提出了正交三向织物工艺模拟的SolidWorks插件模块的总体设计结构。
　　最后，依据SolidWorks二次开发原理和插件总体设计结构，在细观结构分析的基础上，利用VB.NET建立了正交三向立体织物工艺模拟的理论计算模块，采用参数驱动法对正交三向立体织物的拓扑结构进行自动生成模拟，并在VB.NET中建立了各模块对应的数据输入界面、在SQL Server数据库中设计了与界面相对应的数据库关系表。在所有模块功能实现后，将源代码编译为能够在DLL插件，集成于SolidWorks环境之中，为进一步开发正交三向立体织物计算机辅助设计（CAD）奠定了基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 正交三向机织物的发展现状

1．2 正交三向织物细观结构研究现状

1．3 三维正交织物计算机模拟研究现状

1．4 存在问题

1．5 课题的目的、意义及研究内容

1．5．1 课题的目的和意义

1．5．2 研究内容

第二章 正交三向立体织物细观结构分析

2．1 矩形截面的正交三向织物细观结构分析

2．1．1 纱线截面尺寸的计算

2．1．2 织物厚度的计算

2．1．3 纤维体积含量的计算

2．2 圆形截面的正交三向织物细观结构分析

2．2．1 正交三向圆管织物的制备

2．2．2 细观结构的观测

2．2．3 几何模型的建立

2．2．4 几何模型的尺寸及纤维体积含量计算

2．3 本章结论

第三章 正交三向立体织物工艺模拟插件总体设计

3．1 插件主要模块及功能

3．2 开发工具的选择

3．2．1 开发平台选择

3．2．2 开发语言的选择

3．2．3 数据库系统选择

3．3 Solidworks开发原理

3．4 插件总体结构

3．5 本章小结

第四章 正交三向立体织物工艺模拟

4．1 工艺模拟方案选择

4．2 正交三向立体织物理论计算模块

4．2．1 界面设计

4．2．2 数据库设计

4．2．3 VB．net与数据库的连接

4．2．4 功能实现

4．3 正交三向织物拓扑结构生成模块

4．3．1 矩形截面正交三向织物拓扑结构的生成

4．3．2 圆形截面正交三向织物拓扑结构的生成

4．4 SolidWorks插件制作

4．5 SolidWorks插件安装

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

发表论文及科研情况

致谢