三维纺织复合材料准静态拉伸实验的有限元模拟

       对三维机织角联锁结构复合材料进行了准静态拉伸测试，并通过有限元软件ANSYS/LS-DYNA对拉伸过程进行了有限元模拟。为了验证模拟结果的准确性，将模拟得到的结果与实验结果进行对比，结果表明：两者具有较好的一致性，材料的破坏模式也与实验结果相符，说明建立的有限元模型及设定的模型参数是正确的。

      三维机织复合材料与二维的相比拥有良好的整体性能，不会产生分层现象，并且经向纱束贯穿于结构度方向上，提供了复合材料的整体稳定性，因此该复合材料具有良好的力学性能。拉伸性能是复合材料力学性能的主要指标之一，通过拉伸试验可以得到材料在载荷下的失效形式，即过量弹性变形、塑性变形和断裂，更重要的是可以标定出材料的基本性能指标，如屈服强度、抗拉强度、断面收缩率、杨氏模量等。复合材料试样的制备要经过织造、灌注成型等复杂的过程，耗费大量的实验成本。因此人们选择采用有限元数值模拟的方法对复合材料进行力学性能分析，然后根据分析的结果对复合材料进行设计，从而缩短复合材料的设计周期，有助于直观地模拟试样的受力变形情况，准确地分析制件受力薄弱环节，为复合材料构件的性能评价及预测提供理论参考。

      有限元法的基本思想是，将一个复杂的连续体的求解问题，采用先分后合的方法，将它的求解区域划分为有限个形状相对简单的单元，然后将各单元方程“组集”在一起形成总体代数方程组，计人边界条件后即可对方程组求解。这样一来，原本的无限自由度的连续问题，变成了有限个自由度的问题，原本的偏微分方程组，简化成了线性代数方程组，从而使问题求解的难度、计算的工作量大大降低，使许多复杂的工程问题的求解成为可能。因此有限元法成为增强复合材料微观力学性能分析的最合适方法之一，并成为近年来国内外学者研究的热点[5。8]。本文采用有限元软件ANSYS/LS-DANY建立动力学模型对试样的准静态拉伸实验过程进行数值模拟，分析拉伸过程中复合材料的力学性能，从目前已发表的文献来看，这方面的研究还比较少。

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