三维整体编织复合材料低速冲击失效多尺度分析

基本信息
批准号:11602156
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:张岩
学科分类:
依托单位:苏州大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王萍,陶金,张兆发,雷鸣,付凡
关键词:
三维编织复合材料失效机理结构抗冲击设计多尺度结构模型低速冲击
结项摘要

Three-dimensional (3-D) composites were used wider and wider. But the 3-D braided composites usually subject to low-velocity impact which will course damage of structure and decrease of load capacity, during the processing of manufacture, using, and maintenance. This project focuses on the low-velocity impact responses of 3-D braided composites with experimental and finite element methods. The multi-scale microstructure models from yarns, unit cell of 3-D braided fabric, full size 3-D braided fabric and their composites are built. A user defined materials subroutine which contains the constitutive relationship and failure criterion is compiled. The low-velocity impact response characters of 3-D braided composites are calculated by finite element software package and user defined material subroutine. The project aims to reveal the failure mechanism of 3-D braided composites under low-velocity impact by experimental and finite element calculation results. To realize the structure parameters that have influences on the properties of low-velocity impact on 3-D braided composites. The best structural parameters of 3-D braided composites for low-velocity impact are investigated. Finally, the results will provide theory supports for the predication of mechanical properties and structure design of 3-D braided composites.

三维编织复合材料结构件应用范围日益广泛,但在制造、使用和维护过程中容易受到其他物体的低速冲击作用,导致内部结构损伤和承载能力下降甚至失效。本项目以三维编织复合材料为研究对象,采用实验和有限元相结合的方法,探索三维编织复合材料在低速冲击载荷条件下的动态响应特征。拟构建从纱线、编织物组织结构单胞到全尺寸三维编织物及其复合材料的多尺度细观结构模型;编写包含材料本构关系和失效准则的用户自定义材料子程序,结合商用有限元软件模拟三维编织复合材料低速冲击过程。本项目旨在通过实验和有限元计算在多尺度细观结构层次上,揭示三维编织复合材料在低速冲击加载条件下的失效机理;明确三维编织复合材料结构参数对其低速冲击力学性能的影响规律,提出抗低速冲击三维编织复合材料应具有的结构特征,为三维编织复合材料的开发和结构件优化设计奠定理论基础。

项目摘要

三维编织复合材料具有整体网状结构,相比层合复合材料加强了厚度方向力学性能,显著提高了层间剪切强度,在承受载荷特别是动态载荷时不会分层。三维编织复合材料在力学性能上体现为高强高模、高冲击损伤容限,广泛用于抗冲击结构件设计中。但是三维编织复合材料在制造、使用和维护过程中容易受到其他物体的低速冲击作用,导致内部结构损伤和承载能力下降甚至失效。本项目以三维编织复合材料为研究对象,采用实验和有限元相结合的方法,探索三维编织复合材料在低速冲击载荷条件下的动态响应特征。构建了从纱线、编织物组织结构单胞到全尺寸三维编织物及其复合材料的多尺度细观结构模型;编写了包含材料本构关系和失效准则的用户自定义材料子程序VUMAT,结合商用有限元软件ABAQUS模拟三维编织复合材料低速冲击过程。三维编织复合材料有限元计算载荷-位移曲线与实验结果吻合度较好,证明了单胞模型及用户子程序VUMAT的正确性和有效性。本项目通过实验和有限元计算在多尺度细观结构层次上发现,三维编织复合材料在低速冲击下最大载荷、最大载荷处能量以及吸收总能量均随冲击速度增加而增加。另外随冲击速度增加,失效模式也从弹性变形变为树脂开裂、纤维束与树脂脱粘直至最后纤维束断裂。本项目揭示了三维编织复合材料在低速冲击加载条件下的失效机理,为三维编织复合材料的开发和结构件优化设计奠定理论基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
3

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018
4

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019
5

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

DOI:
发表时间:2018

张岩的其他基金

批准号:41402163
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50978004
批准年份:2009
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:81774329
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81573021
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:61532001
批准年份:2015
资助金额:290.00
项目类别:重点项目
批准号:61370054
批准年份:2013
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:81273280
批准年份:2012
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:61201017
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81870833
批准年份:2018
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:40401033
批准年份:2004
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30971672
批准年份:2009
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:31671177
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:51807152
批准年份:2018
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41271301
批准年份:2012
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:51409073
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41804109
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51509200
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21602222
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11703097
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60673129
批准年份:2006
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:81372257
批准年份:2013
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:81503014
批准年份:2015
资助金额:17.90
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39600042
批准年份:1996
资助金额:6.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21702188
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61100110
批准年份:2011
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81201524
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81772383
批准年份:2017
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
批准号:51609207
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31402214
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81000054
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21103167
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81202894
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81401222
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21604006
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31471207
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:81773250
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:10604042
批准年份:2006
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21773226
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:51676028
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31670906
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11174211
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61903277
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81272870
批准年份:2012
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51606175
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81402806
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11247005
批准年份:2012
资助金额:20.00
项目类别:专项基金项目
批准号:31701115
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11774246
批准年份:2017
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:61072083
批准年份:2010
资助金额:37.00
项目类别:面上项目
批准号:41701549
批准年份:2017
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11501010
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41671272
批准年份:2016
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:81270618
批准年份:2012
资助金额:100.00
项目类别:面上项目
批准号:81170100
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51376031
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:31401584
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81804091
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31371334
批准年份:2013
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:60671011
批准年份:2006
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:81370234
批准年份:2013
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11704064
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61073081
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:61075023
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:41674051
批准年份:2016
资助金额:102.00
项目类别:面上项目
批准号:30801223
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60901001
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81700458
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51478015
批准年份:2014
资助金额:78.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

三维编织复合材料冲击剪切热力耦合破坏多尺度分析

批准号:11802192
批准年份:2018
负责人:李媛媛
学科分类:A1202
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
2

三维编织复合材料的冲击拉伸与破坏的多尺度分析

批准号:11072058
批准年份:2010
负责人:孙宝忠
学科分类:A1202
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
3

三维编织复合材料圆管高低温冲击热力耦合损伤多尺度分析

批准号:51805210
批准年份:2018
负责人:武鲜艳
学科分类:E0504
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

三维编织复合材料低速冲击损伤机理及其剩余强度研究

批准号:11102055
批准年份:2011
负责人:严实
学科分类:A0807
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目