马斌捷 徐孝诚 梁吉鹏 周畅

考虑面元转弯纤维横向约束效应的编织复合材料修正模型

马斌捷1徐孝诚2梁吉鹏1周畅1

(1 北京强度环境研究所，北京 100076；2北京航天长征飞行器研究所，北京 100076)

针对编织复合材料计算模型横向力学性能误差大和强度试验数据缺乏的研究现状，补充了纵横方向的刚度和强度试验数据，基于简单的刚度体积加权模型，考虑面元转弯交叉纤维的横向刚度约束效应，本文引入刚度调整因子——编织致密度，提出了面元刚度横向约束修正模型，纵横刚度和泊松比的计算误差在10%以内；结合层合板Tsai-Hill强度准则的修正模型，其纵横强度的计算误差在20%以内，获得了方法简单、较高精度的理论分析成果。

编织复合材料；强度；刚度；转弯纤维；横向约束；编织致密度；修正模型

0 引言

铺层复合材料由于高性能比和可设计性以及生产工艺方便等优点，成为高价值产品中广泛应用的先进材料之一。然而由于铺层复合材料在厚度方向缺乏高性能纤维，层与层之间只有低性能树脂粘接，在多向载荷和低能冲击条件下，容易产生分层缺陷扩展，导致承载能力降低，一定程度上影响了铺层复合材料在主承力结构上的应用。在铺层复合材料厚度方向增加穿刺纤维，可提高材料层间性能和抗分层能力，而在20世纪80年代出现的整体编织复合材料，由于存在大量斜向纤维，大大提高了编织平面的法向强度，分层问题不再存在，而且编织纤维基本为连续纤维，结构完整性大大提高，呈现出优异的抗冲击和抗疲劳性能，在工程中得到了一定的应用和发展。……