3D編織複合材料整體加筋壁板結構穩定性研究

《3D編織複合材料整體加筋壁板結構穩定性研究》是依託電子科技大學,由徐焜擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：3D編織複合材料整體加筋壁板結構穩定性研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：徐焜

項目摘要

3D編織複合材料整體加筋壁板作為一種新穎的輕質高效結構，具有良好的結構整體性，能克服傳統層板易分層的弱點，有望提高結構損傷容限及設計許用值，以進一步減輕飛行器結構重量。研究新型整體加筋薄壁結構穩定性，是評估新結構承載能力、確保結構安全需亟待解決的關鍵問題之一。然而，因3D編織複合材料細觀結構複雜，具有材料與結構同時成型特徵，增加了將新材料套用於結構設計與分析的難度。目前，有關3D編織整體加筋壁板穩定性的研究工作還鮮有報導。本項目擬基於3D編織複合材料壁板胞元疊層結構力學模型，採用雙尺度思想，提出壁板從細觀材料到巨觀結構的跨尺度力學建模分析方法，建立3D編織整體加筋壁板在軸壓及面內剪下載荷下的的非線性屈曲分析模型，結合試驗，研究3D編織整體加筋壁板的屈曲性態，闡明結構的內力分布規律及傳載機制，揭示結構的非線性屈曲行為及參數影響規律，為3D編織整體加筋壁板穩定性綜合最佳化設計與分析提供重要依據。

結題摘要

3D編織複合材料整體加筋壁板作為一種輕質高效結構，有望在航空航天工程中得到廣泛套用。研究該新材料結構穩定性是評估結構承載能力需亟待解決的重要問題之一。首先，本項目以2D編織整體加筋壁板（包括2D二軸編織1×1、2D三軸）作為切入點，採用雙尺度思想，提出了基於細觀胞元到巨觀壁板結構的跨尺度力學建模方法，結合理論分析和數值建模，建立了軸壓2D編織複合材料整體加筋結構的屈曲分析和非線性屈曲分析模型，並選用實例驗證了數值建模分析方法的有效性，系統討論了工藝參數對結構穩定性的影響規律；隨即，重點針對3D多向編織複合材料整體加筋結構壁板，系統研究並建立了3D多向編織複合材料細觀結構模型和力學性能預測模型；最後，基於胞元疊層結構模型，採用跨尺度力學建模方法，建立了3D編織加筋結構在典型載荷作用下的屈曲分析和非線性屈曲分析模型，系統研究了3D編織整體加筋壁板的非線性屈曲行為，並獲得了材料工藝參數對結構穩定性的影響規律。研究表明：編織角和纖維體積含量對結構穩定性具有重要影響。項目研究所提出的相關方法和結果，初步揭示了典型編織複合材料加筋結構的屈曲特性和承載機制，對於新型紡織複合材料加筋結構的綜合設計與分析具有重要的參考價值。目前，依託本項目已正式在國際期刊發表SCI論文5篇，其中，含JCR二區兩篇，另有2篇正準備中。同時，本項目培養研究生2名。