堵同亮
,
彭雄奇
,
郭早阳
,
尹红灵
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.16.025
编织复合材料成形由双曲率曲面构成的复杂结构件时,会导致复杂的纤维重新排布和重新取向,从而影响最终成形件的力学性能.基于纤维增强连续介质力学理论,作者以前提出了一种简单实用的超弹性模型来描述编织复合材料在成形过程中的非线性各向异性力学行为.利用冲压工艺为树脂传递模塑法提供碳纤维编织复合材料预成形件,研究了碳纤维编织复合材料在冲压成形带有双曲率曲面的结构件时的纤维重新排布和重新取向.碳纤维编织布被剪成纱线分别与模具矩形边成0和45°两种样式.利用所提出的模型对实验进行模拟并与实验结果进行对比发现,预测的纤维局部剪切角和边界纤维缩进量与实验结果吻合很好.这一研究对编织复合材料成形的数值预测与结构设计有着重要的意义.
关键词:
冲压成形
,
编织纤维
,
复合材料
,
纤维取向
,
有限元分析
郭文文
,
彭董挹海
,
黄小双
,
李云
,
姚远
材料科学与工艺
doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20160328
在实际成形过程中,碳纤维复合材料往往处于复杂的应力状态,开展近于真实载荷环境下的力学试验分析,能够更准确地认识实际应用中材料的成形性能和变形机理.为获得碳纤维织物的基本力学特性,设计了平纹碳纤维织物拉伸试样及成形试样,进行了单轴拉伸、双轴拉伸、镜框剪切试验和方盒冲压成形实验研究,对比了不同双拉比及纱线取向对力学性能及成形性能的影响.研究结果表明:碳纤维织物具有高度的非线性、各向异性和双拉耦合特性,即经纬向纤维的力学性能会相互影响;剪切变形是成形过程中的主要变形模式,当剪切角达到临界锁死角时,织物发生起皱现象;同种织物不同纱线取向试样表现出不同的成形性能,因此可以根据零件几何形状选择合适纤维取向的织物,从而减少缺陷,优化成形零件的力学性能.研究结果为后续建立碳纤维织物本构模型和成形仿真奠定了基础.
关键词:
碳纤维
,
织物
,
成形性能
,
力学试验
,
成形实验
