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维普资讯
第１期５２纤维复合材料№．１
２ＯＯ７年３月Ｆ刀赋Ｃ０ⅣⅡ．ｏＳｎＥＳＭａｒ．，２ＯＯ７
综
三维缝合复合材料微观力学模型研究进展
吴华利，王钧，杨小利
（武汉理工大学材料学院，湖北武汉４３００７０）
摘要三维缝合复合材料由于复杂的微观结构，其力学性能与层合板的力学性能有着本质的区别。许多研究者
通过理论分析模型的建立来模拟其真实的内部结构，以达到预测其力学性能的目的。本文综述了近年来提出的一
些主要的微观理论分析模型，分析了其存在的优缺点，并以此指导力学工作者合理地选择计算模型，使之能对三维
缝合复合材料进行较为精确的力学性能预报。
关键词三维缝合；复合材料；力学模型；力学分析
ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＭｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌＭｏｄｅｌｏｆ３ＤＳｔｉｔｃｈｅｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
ＷＵＨｕａ—ｌｉ，ＷＡＮＧＪｕｎ，ＹＡＮＧＸｉａｏ—ｌｉ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢｍＡＣＴＤｕｅｔｏｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆ３Ｄｓｔｉｔｃｈｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｈａｓｆｌｅｓｓｅｎｔｉａｌ
ｄｉｆｅｒｅｎｃｅｆｒｏｍｔｈａｏｔｆｌａｍｉｎａｔｅｓ．Ｔｏｐｒｅｄｉｃｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅ３Ｄｓｔｉｔｃｈｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ｍａｎｙｅｒｓｅａｒｃｈｅｒｓｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅ
ｔｒｕｅｉｎｎｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｙｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｈｔｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅ１．３ｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｌｎａｒｉｚｅｄｓｏｎｉｃｍａｉｎａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌａｎｄｉｎｄｉｃａｔｄｅｈｔｅ
ｍｏｄｅｌ’Ｓｍｅｒｉｔｓａｎｄｄｅｍｅｒｉｔｓ，ｗｈｉｃｈＣａｎｉｎｓｔｒｕｃｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌｗｏｒｋｅｓｒｔｏｃｈｏｏｓｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｒｅａｓｏｎａｂｌｙａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｅｄｈｔｅｎｌｅ．
ｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．
ＫＩ三ＹＷｏＲＤＳ３Ｄｓｔｉｔｃｈ；Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌ；Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ
１引言
近年来，三维缝合复合材料在航空航天以及其
它工业上的运用越来越多，但由于其纤维束在空间
Ｚ
分布的复杂性，相比于单向板和层合板结构而言，三
维缝合复合材料力学性能的分析显得更为复杂，对
于它的认识也还仅仅停留在最初的阶段。目前通常
的方法是抽取重复循环单元形成单胞，建立力学模图１“米”字枝状单胞模型
型，用单向板刚度矩阵和经典层合板理论计算单胞
刚度矩阵，组装形成复合材料整体刚度性能。弹性应变法的主要假设为：纱线在浸胶固化后
看成“复合材料杆”；复合材料杆是均匀线弹性的，其
２典型微观分析模型截面为圆形
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