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三维编织复合材料细观结构建模关键问题研究
1
作者 刘帅 王真 +2 位作者 卢国盛 刘芳 沈敏 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第1期13-21,共9页
基于细观力学的数值分析方法是研究三维编织复合材料力学性能的有效方法,其中细观模型的建立是力学分析的基础。纤维束的空间走向和细观结构几何参数表征是细观结构建模中的两个关键问题。围绕这两个关键问题,针对三维四向编织复合材料... 基于细观力学的数值分析方法是研究三维编织复合材料力学性能的有效方法,其中细观模型的建立是力学分析的基础。纤维束的空间走向和细观结构几何参数表征是细观结构建模中的两个关键问题。围绕这两个关键问题,针对三维四向编织复合材料的三单胞模型开展研究,全面分析了单胞45°划分方式和水平划分方式中纤维束的各种空间走向,获得了详细的三单胞的纤维束方向余弦;针对三种形状的纤维束横截面,分析推导了编织工艺参数与单胞几何参数的复杂关系,利用编织工艺参数作为初始参数对单胞结构进行定量化表征,并获得了纤维束体积分数和纱线填充系数的计算方法。研究工作为三维多向编织复合材料的细观结构建模提供理论参考,具有一定的工程实用价值。 展开更多
关键词 三维编织复合材料 细观结构 三单胞模型 纤维束 方向余弦
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碳纤维/芳纶纤维混杂三维编织复合材料制备与冲击性能的研究
2
作者 王晓明 王晓波 +6 位作者 程亚男 张晨 权震震 张辉 刘勇 孙厚礼 俞建勇 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第8期5-10,共6页
混杂是提高复合材料力学性能的一种有效途径。本文通过对三维编织预制件纱线运动路径进行研究,提出了层内混杂和层间混杂三维编织复合材料的设计与制备方法。根据上述研究,制备了层内混杂三维编织复合材料,采用树脂共固化法制备了两层... 混杂是提高复合材料力学性能的一种有效途径。本文通过对三维编织预制件纱线运动路径进行研究,提出了层内混杂和层间混杂三维编织复合材料的设计与制备方法。根据上述研究,制备了层内混杂三维编织复合材料,采用树脂共固化法制备了两层和四层层间混杂三维编织复合材料,并对三种混杂三维编织复合材料进行了低速冲击性能测试。结果表明,混杂方式是影响三维编织复合材料冲击性能的重要因素,在面内冲击和轴向冲击下,冲击性能由强至弱排序为层间混杂(4层)三维编织复合材料>层间混杂(2层)三维编织复合材料>层内混杂三维编织复合材料。本文的研究结果可为三维编织复合材料的性能优化提供一种有效可行的方式。 展开更多
关键词 三维编织复合材料 混杂复合材料 冲击性能
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三维编织复合材料的弯曲和压缩性能探讨研究 被引量：18
3
作者 刘谦 李嘉禄 李学明 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第8期3-6,共4页
对四步法三维编织结构增强树脂基复合材料的弯曲、压缩性能进行了实验研究 ,获得了该材料的主要力学性能参数及变形、破坏规律。结果表明 :三维编织复合材料具有良好的力学性能 ,编织结构对复合材料性能有较大的影响。这些结果为进一步... 对四步法三维编织结构增强树脂基复合材料的弯曲、压缩性能进行了实验研究 ,获得了该材料的主要力学性能参数及变形、破坏规律。结果表明 :三维编织复合材料具有良好的力学性能 ,编织结构对复合材料性能有较大的影响。这些结果为进一步研究编织复合材料的强度失效问题奠定了试验基础。 展开更多
关键词 三维编织复合材料 压缩性能 力学性能 实验研究 弯曲性能 树脂基复合材料 强度失效
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三维编织复合材料的力学性能研究现状 被引量：22
4
作者 张美忠 李贺军 李克智 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期44-48,共5页
对近年来关于三维编织复合材料力学性能的研究方法和内容进行了综述。归纳出三类主要研究方法:实验研究、细观结构力学模型研究、数值仿真研究。实验研究集中于测试各种编织参数和载荷对其力学性能指标的影响。细观结构力学模型研究主... 对近年来关于三维编织复合材料力学性能的研究方法和内容进行了综述。归纳出三类主要研究方法:实验研究、细观结构力学模型研究、数值仿真研究。实验研究集中于测试各种编织参数和载荷对其力学性能指标的影响。细观结构力学模型研究主要是通过三维编织体的拓扑结构建立力学分析模型,主要是"米"字枝状模型、纤维倾斜模型和3细胞模型。数值仿真研究是基于材料的线弹性力学,利用有限元分析法对其力学性能进行数值仿真。本工作对当前研究的关键问题进行了分析,就今后的研究工作发表了一些看法。 展开更多
关键词 三维编织复合材料 建模 数值仿真 力学性能
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碳纤维三维编织复合材料的结构对拉伸和弯曲性能的影响 被引量：19
5
作者 李嘉禄 魏丽梅 杨红娜 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第12期3-7,共5页
研究了碳纤维四步法三维四向、三维五向编织结构复合材料的拉伸和弯曲性能,以及结构参数-编织角的变化对其拉伸和弯曲性能的影响,并与层合复合材料作了对比性研究。结果表明,三维编织复合材料具有良好的力学性能,其拉伸强度可达810MPa... 研究了碳纤维四步法三维四向、三维五向编织结构复合材料的拉伸和弯曲性能,以及结构参数-编织角的变化对其拉伸和弯曲性能的影响,并与层合复合材料作了对比性研究。结果表明,三维编织复合材料具有良好的力学性能,其拉伸强度可达810MPa、拉伸模量可达95.6GPa,弯曲强度可达829.03MPa、弯曲模量可达67.5GPa。同时,编织角和编织结构对复合材料性能有较大的影响。随着编织角的增大,复合材料的拉伸、弯曲强度和模量均减小;三维五向结构的拉伸、弯曲强度和模量均高于四向结构;在纤维体积含量相近的情况下,通过对编织角的设计,可以设计三维编织复合材料的性能。 展开更多
关键词 三维编织复合材料 编织结构 编织角 力学性能
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三维编织复合材料蠕变行为的试验研究 被引量：11
6
作者 李典森 李嘉禄 +1 位作者 陈利 卢子兴 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 2006年第1期76-80,共5页
对不同编织结构、不同编织角、不同纤维体积含量和不同应力水平下的三维编织复合材料试件进行了蠕变测试实验,研究了三维编织复合材料的蠕变性能。结果表明,三维四向编织复合材料的蠕变性能低于五向编织复合材料;编织角小的材料抗蠕变... 对不同编织结构、不同编织角、不同纤维体积含量和不同应力水平下的三维编织复合材料试件进行了蠕变测试实验,研究了三维编织复合材料的蠕变性能。结果表明,三维四向编织复合材料的蠕变性能低于五向编织复合材料;编织角小的材料抗蠕变性能较好;纤维体积含量高的材料抗蠕变性能较好。并且材料所受应力水平越高,蠕变速率越高。此外,还表明幂指函数可以较好地拟合三维编织复合材料的蠕变曲线。 展开更多
关键词 三维编织复合材料 力学性能 蠕变
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芳纶/炭混编三维编织复合材料冲击后压缩性能实验研究 被引量：7
7
作者 刘丽敏 孙颖 +2 位作者 李涛涛 史宝会 陈利 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期803-808,共6页
基于三维五向和三维六向编织结构,设计制备了4种芳纶/炭混编三维编织环氧复合材料,测试并分析了不同混编方式、不同编织结构复合材料的轴向压缩性能及接近18 J冲击能量下的冲击后压缩性能。结果发现,同种编织结构下,编织纱选用芳纶纤维... 基于三维五向和三维六向编织结构,设计制备了4种芳纶/炭混编三维编织环氧复合材料,测试并分析了不同混编方式、不同编织结构复合材料的轴向压缩性能及接近18 J冲击能量下的冲击后压缩性能。结果发现,同种编织结构下,编织纱选用芳纶纤维、轴纱/六向纱为炭纤维的混编方式比编织纱为炭纤维、轴纱/六向纱为芳纶纤维的三维编织复合材料具有更高的CAI性能;同一种芳纶/炭混编方式下,三维五向较三维六向编织复合材料的CAI性能高;编织纱选用芳纶纤维、轴纱选用炭纤维混编方式的三维五向编织复合材料轴向CAI性能最好,对低速冲击损伤最不敏感,表现出较高的冲击损伤容限。进一步的观测表明,韧性芳纶纤维的加入改变了非混杂炭纤维三维编织环氧复合材料的冲击后压缩破坏模式。 展开更多
关键词 芳纶/炭混编三维编织复合材料 混编方式 冲击 冲击后压缩
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变截面三维编织复合材料的净形制备及弯曲性能 被引量：13
8
作者 刘兆麟 刘丽芳 俞建勇 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期677-683,共7页
介绍变截面三维编织预型件的减纱净形制备工艺,通过实验观察与理论建模相结合的方法,分析减纱对预型件细观结构的影响,对比整列减纱、行单元减纱与切削复合材料在变截面区域的弯曲性能。结果表明表面与内部减纱单元是减纱时的基本单位,... 介绍变截面三维编织预型件的减纱净形制备工艺,通过实验观察与理论建模相结合的方法,分析减纱对预型件细观结构的影响,对比整列减纱、行单元减纱与切削复合材料在变截面区域的弯曲性能。结果表明表面与内部减纱单元是减纱时的基本单位,保证编织规律不变是减纱工艺的基本原则;表面或内部单元减掉后分别会形成两组特殊的纱线轨迹,其中一组纱线的长度与编织角大小较不减纱时增大,而另一组纱线只改变编织角的方向;行单元减纱与整列减纱复合材料的弯曲性能均明显优于切削试件,且行单元减纱试件的弯曲性能比整列减纱试件略高。 展开更多
关键词 变截面三维编织复合材料 减纱工艺 细观结构 弯曲性能
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缝合连接三维编织复合材料弯曲破坏形式分析 被引量：8
9
作者 焦亚男 李嘉禄 孙其永 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期104-107,共4页
试验设计了相同搭接长度、不同缝合密度的几组缝合连接三维编织复合材料试件。研究了三维编织预制件的连接形式（缝合搭接连接和未缝合搭接连接）对三维编织复合材料弯曲性能的影响，并与三维整体编织复合材料的弯曲性能进行了对比。试... 试验设计了相同搭接长度、不同缝合密度的几组缝合连接三维编织复合材料试件。研究了三维编织预制件的连接形式（缝合搭接连接和未缝合搭接连接）对三维编织复合材料弯曲性能的影响，并与三维整体编织复合材料的弯曲性能进行了对比。试验结果表明，与未缝合搭接试件相比，缝合连接试件的弯曲强度提高了20％-50％，弯曲模量提高了5％-15％。说明在预制件连接上，缝合工艺具有明显的优势。缝合连接试件与三维整体编织试件相比，弯曲强度下降了30％～50％，弯曲模量下降了10％-30％。同时，讨论了这些试件弯曲的破坏形式。 展开更多
关键词 缝合连接 三维编织复合材料 弯曲性能 破坏形式
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三维编织复合材料剪切性能分析 被引量：5
10
作者 王波 矫桂琼 +1 位作者 陶亮 耿小亮 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期25-28,共4页
根据三维四向编织复合材料的结构特点 ,提出了刚度合成法预测编织复合材料剪切弹性模量 ,比较了整体编织试件和裁剪所得试件理论剪切性能差别 ,分析了三维编织T30 0 /QY95 12复合材料的剪切性能随试件沿宽度和厚度两个方向内部单胞数目... 根据三维四向编织复合材料的结构特点 ,提出了刚度合成法预测编织复合材料剪切弹性模量 ,比较了整体编织试件和裁剪所得试件理论剪切性能差别 ,分析了三维编织T30 0 /QY95 12复合材料的剪切性能随试件沿宽度和厚度两个方向内部单胞数目的变化规律。结果表明 ,三维编织复合材料剪切弹性模量是与试件尺寸相关的 ,只有当试件尺寸较大、沿宽度和厚度两个方向内部单胞数目较多时 ,试件尺寸的影响可以忽略。当沿宽度方向单胞数目较大时 ,整体编织试件和裁剪所得试件的剪切模量相近。本文还得到了在复合材料板的纤维体积含量不变的情况下 ,剪切模量随编织角的变化规律。 展开更多
关键词 三维编织复合材料 单胞模型 刚度合成 剪切弹性模量 剪切性能 结构特点 编织角
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三维编织复合材料RTM工艺的模具设计 被引量：3
11
作者 吴晓青 李嘉禄 +3 位作者 王晓生 崔振兴 宋春华 周清 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期55-56,共2页
论述用于三维编织RTM工艺的模具设计的材料选择、基本结构、定位、密封、浇注口位置、脱模等问题,并列举了实例。
关键词 三维编织复合材料 RTM工艺 模具设计 材料选择 结构 定位 浇注口位置
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缝合连接三维编织复合材料弯曲性能试验研究 被引量：7
12
作者 李嘉禄 焦亚男 孙其永 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期90-94,共5页
研究了缝合密度、搭接长度和编织角对缝合连接三维编织复合材料弯曲性能的影响。实验结果表明,搭接长度和缝合密度对弯曲性能影响较大,不同缝合密度试件的弯曲强度均与搭接长度成正比;搭接长度25、40、55 mm试件的弯曲强度随缝合密度的... 研究了缝合密度、搭接长度和编织角对缝合连接三维编织复合材料弯曲性能的影响。实验结果表明,搭接长度和缝合密度对弯曲性能影响较大,不同缝合密度试件的弯曲强度均与搭接长度成正比;搭接长度25、40、55 mm试件的弯曲强度随缝合密度的增加而增大,但编织角35°、搭接长度70 mm试件的弯曲强度随缝合密度的增加而减小,编织角20°、搭接长度70 mm试件的弯曲强度随缝合密度的增大呈现先增大后减小的规律;编织角对搭接长度70 mm试件的弯曲性能影响显著,对于中密度和高密度缝合试件,编织角20°的试件弯曲强度大于编织角35°的试件,而在低密度缝合试件中表现出相反的规律。 展开更多
关键词 缝合连接 三维编织复合材料 弯曲性能
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芳纶/炭混编三维编织复合材料力学性能实验 被引量：6
13
作者 郝露 孙颖 +1 位作者 张鹤江 李嘉禄 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期727-732,共6页
基于三维五向和三维六向编织结构,设计并制备了4种芳纶/炭混编三维编织环氧复合材料,对比分析了芳纶/炭纤维混编方式(混编比)对三维五向和三维六向编织复合材料纵向拉伸性能、纵向和横向弯曲性能的影响。结果发现,同一种混编方式下,芳纶... 基于三维五向和三维六向编织结构,设计并制备了4种芳纶/炭混编三维编织环氧复合材料,对比分析了芳纶/炭纤维混编方式(混编比)对三维五向和三维六向编织复合材料纵向拉伸性能、纵向和横向弯曲性能的影响。结果发现,同一种混编方式下,芳纶/炭三维五向编织复合材料纵向拉伸和弯曲性能均高于三维六向编织复合材料,而其横向弯曲性能均低于三维六向编织复合材料;同一种编织结构下,炭纤维为轴纱/六向纱的芳纶/炭混编三维编织复合材料纵向拉伸和弯曲性能较高;炭纤维为编织纱、芳纶纤维为轴纱的三维五向编织复合材料和芳纶纤维为编织纱、炭纤维为轴纱/六向纱的三维六向编织复合材料的横向弯曲性能和抗裂纹扩展能力明显提高。通过设计芳纶和炭纤维的混编方式,可进一步实现三维编织复合材料性能的可设计性。 展开更多
关键词 三维编织复合材料 混编方式 拉伸 三点弯曲
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三维编织复合材料压缩损伤声发射特性分析 被引量：12
14
作者 万振凯 李静东 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期20-24,共5页
论述了声发射技术在三维编织复合材料压缩过程中的应用及实验方法,给出了声发射在三维编织复合材料中压缩过程的特征。结果表明,声发射参数可描述复合材料在不同情况下内部变形的损伤机制。表面编织角是影响三维编织复合材料力学性能的... 论述了声发射技术在三维编织复合材料压缩过程中的应用及实验方法,给出了声发射在三维编织复合材料中压缩过程的特征。结果表明,声发射参数可描述复合材料在不同情况下内部变形的损伤机制。表面编织角是影响三维编织复合材料力学性能的主要参数,编织角小于30°,三维编织复合材料具有较好的压缩性能;编织角大于40°,三维编织复合材料压缩力学性能明显降低。为分析复合材料的力学性能,改善材料复合工艺提供理论基础。 展开更多
关键词 三维编织复合材料 声发射 最小二乘法 模量 表面编织角
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三维编织复合材料圆柱销剪切试验与数值模拟 被引量：3
15
作者 胡龙 刘振国 +2 位作者 王一博 林强 亚纪轩 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期287-293,共7页
复合材料紧固件连接技术是复合材料结构加工制造的关键技术之一,针对三维编织复合材料圆柱销紧固件的剪切性能进行了试验和有限元数值模拟分析。试件采用了三维全五向编织工艺进行制备。通过双剪性能测试得到了三维编织复合材料圆柱销... 复合材料紧固件连接技术是复合材料结构加工制造的关键技术之一,针对三维编织复合材料圆柱销紧固件的剪切性能进行了试验和有限元数值模拟分析。试件采用了三维全五向编织工艺进行制备。通过双剪性能测试得到了三维编织复合材料圆柱销的极限承载能力和破坏断裂形式,采用均匀化方法对圆柱销试件的宏观弹性常数进行了预测,采用改进后的Tsai-Hill准则并引入连续介质损伤力学建立了一套三维编织复合材料强度分析方法,并根据该方法对圆柱销试件在剪切载荷作用下的渐进失效破坏过程进行了有限元分析,计算结果与试验结果具有良好的一致性,表明提出的强度分析方法在预测三维编织复合材料结构件的宏观强度性能方面是有效可行的。 展开更多
关键词 三维编织复合材料 圆柱销 剪切性能 渐进损伤 强度
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玻纤/环氧三维编织复合材料动态压缩性能研究 被引量：8
16
作者 刘芳 杨柳 张传雄 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期10-13,共4页
本文利用SHPB(splitHopkinsonpressurebar)装置对玻璃纤维 /环氧三维编织复合材料在高应变率 ( 4000s-1,5000s-1, 6000s-1 )下的动态压缩性质进行测试。试验结果表明,玻纤 /环氧三维编织复合材料是应变率敏感材料。
关键词 SHPB 高应变率 玻璃纤维 三维编织复合材料
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基于碳纳米管的三维编织复合材料健康监测技术 被引量：5
17
作者 李静东 李嘉禄 万振凯 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期109-113,共5页
分析了三维编织复合材料试件结构健康监测技术现状,结合三维编织复合材料编织工艺,提出了碳纳米管在三维编织复合材料试件健康监测方面的应用方法。结果说明碳纳米管应用于三维编织复合材料整体结构监测是可行的。碳纳米管传感器在三维... 分析了三维编织复合材料试件结构健康监测技术现状,结合三维编织复合材料编织工艺,提出了碳纳米管在三维编织复合材料试件健康监测方面的应用方法。结果说明碳纳米管应用于三维编织复合材料整体结构监测是可行的。碳纳米管传感器在三维编织复合材料试件结构健康监测中具有优异的应变传感特性,且嵌入的碳纳米管传感器对复合材料的力学性能影响不大。这为内置碳纳米管传感器应用于复合材料制件的健康检测提供了一种新的综合和分布式技术,为先进智能复合材料的研发与应用提供了依据。 展开更多
关键词 三维编织复合材料 碳纳米管传感器 结构健康监测 编织角
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三维编织复合材料刚度和强度性能研究进展 被引量：5
18
作者 邵将 温卫东 崔海涛 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期460-467,共8页
综述了近年来国内外对三维编织复合材料的刚度和强度性能预测方法的研究进展。三维编织复合材料刚度性能的预测分析方法主要有两大类:解析法和有限元法,而强度特性的预测大多采用有限元方法来进行。最后,本文对有待于进一步研究的问题... 综述了近年来国内外对三维编织复合材料的刚度和强度性能预测方法的研究进展。三维编织复合材料刚度性能的预测分析方法主要有两大类:解析法和有限元法,而强度特性的预测大多采用有限元方法来进行。最后,本文对有待于进一步研究的问题进行了展望。 展开更多
关键词 三维编织复合材料 单胞 刚度 强度
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三维编织复合材料宏细观结构的计算机图形模拟 被引量：5
19
作者 董纪伟 孙良新 洪平 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期21-24,共4页
从三维编织复合材料的编织工艺———四步法入手 ,分析了纱线的空间位置 ,利用计算机较为精确地模拟织物的宏观结构。采用合理的单胞划分的方法 ,对该宏观模型进行剖分 ,获得了较精确的织物细观结构 ,得到了有关细观结构的一些重要规律 。
关键词 三维编织复合材料 宏观结构 计算机图形模拟 微观结构 编织工艺
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三维编织复合材料理论研究进展 被引量：6
20
作者 马文锁 赵允岭 冯伟 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期631-636,共6页
有关三维编织复合材料的理论分析研究归纳为:基于细观结构几何模型的物理性能研究和力学性能研究两部分。纤维体积分数是物理性能研究的最主要参数,力学分析以复合材料的弹性性能为主。合理的几何模型决定了力学性能分析与试验结果的一... 有关三维编织复合材料的理论分析研究归纳为:基于细观结构几何模型的物理性能研究和力学性能研究两部分。纤维体积分数是物理性能研究的最主要参数,力学分析以复合材料的弹性性能为主。合理的几何模型决定了力学性能分析与试验结果的一致性。建立在代表性体积单元尺度的几何模型应用最为广泛,得到了力学性能的试验验证。三维编织复合材料的力学性能的数值仿真主要以有限元方法为主,然而仅仅依赖于对其弹性性能的研究结果还远远不能满足三维编织复合材料作为关键结构部件的使用要求,建立完善的断裂准则是编织复合材料大量使用的理论依据。特殊形状的一次性编织复合材料的力学性能研究有待进一步深入。 展开更多
关键词 三维编织复合材料 几何模型 性能研究
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