针刺复合材料层次化建模及弹性性能预测

项目概述

针对针刺复合材料中网胎层等结构复杂导致难以划分周期性网格的问题，基于局部径向基点插值模型（LRPIM）发展了非周期性网格的周期性边界条件施加方法。开展X射线断层扫描试验并分析材料微观组织，提取出非针刺区域、针刺绕过区域和针刺穿过区域三种典型特征结构。考虑到针刺复合材料组成成分复杂的特点，提出了基于多特征结构的层次化建模方法，将复杂微观特征结构分解至单一材料相进行精细化建模，并按层次逐级均匀化以获取材料弹性性能。开展针刺复合材料力学性能试验，结果表明x方向拉伸模量和面内切变模量的预测误差分别为1.5%和6.4%，验证了所提建模方法的准确性。