含夹芯分层复合材料综框的应力状态及失效机理

作     者：邱海飞 QIU Haifei

作者机构：西京学院机械工程学院西安710123 

出 版 物：《现代纺织技术》 (Advanced Textile Technology)

年 卷 期：2023年第31卷第5期

页      面：12-21页

学科分类：0821[工学-纺织科学与工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 082101[工学-纺织工程] 

基　　金：陕西省教育厅专项科研计划资助项目(15JK2177) 西京学院高层次人才专项基金资助项目(XJ20B09) 西京学院横向课题资助项目(2019610002001915) 

主　　题：层压板 综框 碳纤维 失效 有限元 Tsai-Hill准则 

摘      要：为提升织机开口系统工作效能,将层压板理论与复合材料综框设计相结合,以环氧碳纤维预浸布料与蜂窝芯材为制备原料,通过WorkBench协同仿真环境及其ACP模块构建非对称层压板铺层方案,开发了一种基于夹芯分层的碳纤维复合材料综框仿真模型。根据开口系统等效力学模型,对弹簧回综力、凸轮提综力及纱线张力进行分析计算,以此实现碳纤维综框的有限元建模与力学性能仿真(包括静态特性、层间正应力、破坏形式及失效次序等)。结果表明:在横梁与边梁连接区域存在较大应力分布,最大Von-Mises应力约113.7 MPa;在相同铺层工艺条件下,上横梁的纤维层间正应力明显大于下横梁;横向剪切应力对中间蜂窝芯材影响相对较小;正应力S 1、S 2是影响综框疲劳强度的重要因素;单块层压板纤维层的失效次序为:15428637,失效危险区最大逆储备因子约0.755,为复合材料综框的设计创新与技术应用提供了有力借鉴。