双层变厚度三维织物复合材料缩比发动机壳体的渐进损伤分析

摘要整理

三维织物复合材料发动机壳体因其优异的力学性能和灵活的设计适应性，在高性能领域展现出巨大潜力。本文采用双层织造和加纱的方法实现了三维织物复合材料发动机壳体的变厚度设计。研究目的是通过实验和数值模拟，研究变厚度壳体在不同厚度区域的压缩性能和失效机制，为该复杂变厚度壳体的后续优化和完整性研究奠定基础。建立了三种代表性体积单元用于渐进损伤分析。采用三维Hashin准则和von-Mises应力准则分别作为纱线和基体的损伤判据。分析了轴向压缩载荷下三种三维织物管的渐进损伤过程及其内外层损伤比例。结果表明，三种管的主要失效模式为沿第3方向的纱线-基体压缩开裂和基体失效。损伤主要集中在经纱弯曲区域。三种管内外层经纱损伤的比例存在差异，反映了变厚度设计对损伤分布的影响。研究成果为三维织物复合材料壳体的结构设计和性能评估提供了重要参考。

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