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基于数字单元法的平纹织物压实形态变化研究
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作者 颜丙越 张卓 +1 位作者 尹立 何剑飞 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第2期137-144,共8页
平纹编织复合材料因其强度高、性能稳定、结构简单等优点,被广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。作为复合材料的增强结构,平纹织物的几何特征对结构性能有重要影响。作为一种柔性结构,平纹织物纱线的几何形状受工艺参数影响易发生... 平纹编织复合材料因其强度高、性能稳定、结构简单等优点,被广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。作为复合材料的增强结构,平纹织物的几何特征对结构性能有重要影响。作为一种柔性结构,平纹织物纱线的几何形状受工艺参数影响易发生明显形变。针对玻璃纤维平纹织物,采用四种压力制备了四种复合材料试样。对四种试样内部纱线结构进行了Micro-CT扫描。使用数字单元法对平纹织物进行了细观尺度建模,并进行四种压力下的压实模拟。将Micro-CT扫描结果与模拟的纱线形态进行对比,验证了模拟方法的正确性,进一步分析了织物在压力载荷下的纱线形态变化过程。 展开更多
关键词 Micro-CT技术 数字单元法 流动压实 纱线形态 复合材料
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基于数字单元法的三维正交织物微观几何结构建模 被引量:8
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作者 马莹 何田田 +2 位作者 陈翔 禄盛 王友棋 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期59-66,共8页
为了反映织物内部纱线的空间构型和微观几何结构,针对在织物建模过程中,因忽略纤维间的相互作用而引起的纱线截面形状变化的问题,基于数字单元法理论,提出了一种计算纤维间摩擦力的方法。通过纱线纤维化离散,用数值模拟和仿真方法模拟... 为了反映织物内部纱线的空间构型和微观几何结构,针对在织物建模过程中,因忽略纤维间的相互作用而引起的纱线截面形状变化的问题,基于数字单元法理论,提出了一种计算纤维间摩擦力的方法。通过纱线纤维化离散,用数值模拟和仿真方法模拟三维正交织物成型过程,建立了5种精度递进的微观几何结构数值模型。5种模型中的每根纱线分别由4、7、12、19和37根数字纤维表征。研究结果表明:随着纱线纤维化离散程度的提高,仿真时间延长,织物厚度减小,纤维体积分数增大,节点平均作用力下降速度变缓,势能变小;当每根纱线由19根数字纤维组成时,所建织物的微观几何结构数值模型与真实织物样本在显微镜下的内部切片图像较为吻合。 展开更多
关键词 三维机织复合材料 三维正交织物 数字单元法 微观几何结构 纱线纤维化离散
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预制体织造过程的数字单元法模拟研究 被引量:5
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作者 檀晨晨 单忠德 +1 位作者 孙正 王尧尧 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期889-898,共10页
预制体作为复合材料的增强相,决定着复合材料的性能。而预制体的性能往往取决于纱线的空间结构,为了反映织物内部纤维束的宏观三维空间结构和微观截面几何构型,通过将纱线离散化,用数值模拟和仿真方法模拟织造过程。本文综述了复合材料... 预制体作为复合材料的增强相,决定着复合材料的性能。而预制体的性能往往取决于纱线的空间结构,为了反映织物内部纤维束的宏观三维空间结构和微观截面几何构型,通过将纱线离散化,用数值模拟和仿真方法模拟织造过程。本文综述了复合材料预制体织造过程的数字单元法模拟研究进展。在微观几何结构方面,详述了数字单元法研究由理论到应用的发展历程,对先进的数字单元建模方法进行了介绍,指出当前模型对于数字单元法模拟纺织过程较为理想化,未考虑纤维的抗弯刚度、空气阻尼效应以及横向压缩引起的能量损失等工艺参数,指出今后的研究中可进一步优化数字单元法,实现参数化建模,深入研究纤维束变形机理以获得纤维更为真实的微观几何结构模型。 展开更多
关键词 纺织复合材料 织造过程 数字单元法 摩擦磨损 微观几何结构
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三维正交织物织造过程模拟及其微观几何结构预测 被引量:1
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作者 马莹 向卫宏 +3 位作者 赵洋 邓聪颖 禄盛 曾宪君 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期105-113,共9页
为获得更为精确的织物模型,以满足织物及其纺织复合材料力学性能和破坏机制分析的需要,针对多尺度材料几何结构建模中存在宏观和介观尺度理想化假设,从而导致织物微结构特征缺失的问题,基于数字单元法理论,在纤维尺度提出一种织物织造... 为获得更为精确的织物模型,以满足织物及其纺织复合材料力学性能和破坏机制分析的需要,针对多尺度材料几何结构建模中存在宏观和介观尺度理想化假设,从而导致织物微结构特征缺失的问题,基于数字单元法理论,在纤维尺度提出一种织物织造过程动态仿真方法。该方法建立了织机关键部件的几何模型,由织造矩阵控制开口运动,通过计算纤维间的相互作用力,模拟织机五大运动,得到4个处于不同织造时期的单胞组成的三维正交织物数值模型。研究结果表明:织物单胞的微观几何结构受相邻单胞的影响,在织造过程中发生变化;最上层和最下层纬纱的应力高于中间层纬纱;模型较为准确地描述了纱线的卷曲、路径和横截面形状等织物的主要特征。 展开更多
关键词 织造过程 数字单元法 三维正交织物 微观几何结构 应力分布
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不同纱线张力下的三维正交织物微观几何结构建模 被引量:4
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作者 刘岳岩 马莹 +3 位作者 禄盛 邓聪颖 陈翔 赵洋 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2021年第1期19-27,共9页
从织物组织入手,建立纱线截面形状为圆形的三维正交织物拓扑结构。在此基础上,采用数字单元法理论在纱线首尾两端施加周期性边界和恒定张力,并通过纱线纤维化离散方法,将纱线分为既定数量的数字纤维,进而改变其截面形状和空间构型,实现... 从织物组织入手,建立纱线截面形状为圆形的三维正交织物拓扑结构。在此基础上,采用数字单元法理论在纱线首尾两端施加周期性边界和恒定张力,并通过纱线纤维化离散方法,将纱线分为既定数量的数字纤维,进而改变其截面形状和空间构型,实现织物织造成型过程的动态仿真。研究结果表明,施加较大的经纬纱张力及较小的接结纱张力,所得数值模型的经纱与纬纱厚度均匀且能保持伸直状态,接结纱截面变化情况与真实正交织物相符。当经纬纱线张力为0.2 N、接结纱张力为0.01 N时,织物数值模型厚度与实验值仅差9.55%,其微观几何结构与织物样本显微图像吻合度较高,验证了数字单元法理论在织物亚纱线尺度建模的有效性。 展开更多
关键词 三维正交织物 亚纱线尺度 纱线张力 数字单元法 周期性边界条件 复合材料
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基于芳纶平纹织物微观几何结构的纱线抽拔力学性能分析 被引量:2
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作者 马莹 刘岳岩 +3 位作者 赵洋 陈翔 禄盛 胡瀚杰 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期47-54,共8页
为研究芳纶平纹织物纱线抽拔力学性能及各参数的影响规律,建立纱线抽拔数学模型,为后续数值模型提供理论基础。采用数字单元法模拟芳纶平纹织物织造过程,获得其微观几何模型,并计算得出纱线轮廓。在此基础上,使用ABAQUS模拟单纱抽拔过程... 为研究芳纶平纹织物纱线抽拔力学性能及各参数的影响规律,建立纱线抽拔数学模型,为后续数值模型提供理论基础。采用数字单元法模拟芳纶平纹织物织造过程,获得其微观几何模型,并计算得出纱线轮廓。在此基础上,使用ABAQUS模拟单纱抽拔过程,建立纱线厚度方向单层网格划分准则和纱线材料属性,获得横向预紧力、纱线间摩擦因数对纱线抽拔力学性能的影响规律及能量转换机制。结果表明:仿真所得抽拔力峰值和横向预紧力峰值与实验值仅差5.96%和-8.51%,外力做功主要通过摩擦耗散;随着横向预紧力和纱线间摩擦因数的增大,抽拔力峰值增长速度逐渐减缓,所建模型可较为准确地预测纱线抽拔性能。 展开更多
关键词 芳纶平纹织物 微观几何模型 纱线抽拔 抽拔力峰值 数字单元法
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