【摘 要】
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纤维增强复合材料,在航空航天、汽车船舶、土木建筑、体育休闲等方面得到了非常广泛的应用,而其在各种高低温环境下的性能研究已成为复合材料性能研究的一个重要方向。为分析
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纤维增强复合材料,在航空航天、汽车船舶、土木建筑、体育休闲等方面得到了非常广泛的应用,而其在各种高低温环境下的性能研究已成为复合材料性能研究的一个重要方向。为分析纤维增强复合材料的宏观热膨胀行为,在有限元方法的框架内建立了相应的热膨胀分析的二元模型。该模型将纤维束简化为杆件,只计入其轴向的变形和应力；基体材料和纤维的横向性能则简化为具有等效刚度和热变形的介质,采用三维实体单元模拟,单纤维杆单元和等效介质的热膨胀系数按应变等效的原则确定。杆单元通过多点约束与实体单元连接成一体,形成纤维增强复合材料的整体分析模型。等效介质分别采用均匀各向同性材料和均匀正交各向异性材料两种模型分析。通过将该二元模型在ABAQUS软件平台上实现,计算预测了单向纤维增强板和层合板的宏观热膨胀系数,其结果与理论预测及三维有限元分析结果基本一致,表明了本文模型、方法的有效性,进而分析了纤维体积分数、编织角度、铺层顺序等因素对复合材料热膨胀系数的影响。基于ABAQUS用户子程序开发,将二元模型运用到微膨胀构件的设计以及结构热应力分析,为纤维增强复合材料热膨胀设计以及工程应用提供参考。本文将纤维增强复合材料二元模型推广到热膨胀行为的分析中,研究方法、内容与结果对纤维增强复合材料结构的热膨胀分析以及材料的设计具有一定的参考意义。
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