本文提出了一种新的力学分析方法，并采用CAE技术分析了三维编织复合材料的力学性能。 本文采用的三维编织复合材料实体几何模型是基于最小二乘法建立的。该单胞模型为一六面体形状，其取向平行于预制件的表面，且高为编织花节长。单胞内包含四种走向的编织纱线和基体材料。取向角分别为(γ，φ)、(-γ，φ)、(γ，-φ)和(-γ，-φ)，其中，γ为编织纱线与编织轴向(X向)的夹角，φ为编织纱线在制件横截面(γ-Z面)内的射影与Y轴的夹角。编织纱线具有椭圆形横截面，其短轴为b。 基于上述几何模型，考虑了编织结构和编织纱线的几何特性，提出了一种基于Voigt假设和Reuss假设的局部／整体均匀化方法，并建立了相应的力学分析模型。该方法的基本思想是先求得代表性单元体的局部平均刚度矩阵，再通过各个局部刚度叠加取平均求得整体平均刚度矩阵。在无限小单元内，假定X-Y面内为等应变状态(Voigt假设)，X-Y面外为等应力状态(Reuss假设)，将应力—应变方程表示为面外和面内分量形式；将面外分量和面内分量分别放于方程左右两端，由此得到面外—面内变量关系的矩阵D；对模型中N*N*N个部分的面外-面内分量关系矩阵D在Z方向上分别取平均，得到N*N个局部平均矩阵D；再变换方程，得到对应的N*N个局部平均刚度矩阵C；为求整体刚度矩阵，假定X-Y面内为等应力状态，X-Y面外为等应变状态，得平均面内应力和面外应变关系矩阵D形式，将N*N个局部平均矩阵D在XOY平面内求平均，得到面外-面内分量关系的整体平均矩阵D；依照类似的推导过程，由D求得整体平均刚度矩阵C。局部／整体平均化方法可以有效分析具有复杂细观结构的纺织复合材料的等效弹性性能。 本文在上述局部／整体均匀化方法的基础上，利用工程计算常用 摘要 的 VISUAL FORTRAN语言开发了用于H维编织复合材料力学性能分析 的专用软件，使得只要输入相应的编织工艺参数，便可快速、及时、 准确地对三维编织复合材料的弹性模量做出预报。并对上述研究结 果进行了实验验证，预测结果和实验结果吻合较好，证实了局部／整 体均匀化方法正确性。 此外，本文还利用著名性能分析有限元软件 MARC对“工”字梁 的弯曲性能进行了分析。基于MARC的MENTAT图形界面实现的三维 编织复合材料“工”字梁的有限元力学分析过程为：网格划分、边 界条件的定义、材料特性定义、计算分析以及结果输出和后处理。 本文将求解三维编织复合材料弹性模量的用户程序与MARC（材料特 性定义入口）进行链接，从而实现 MARC的用户子程序开发。为 MARC 其他用户子程序的开发研究奠定了基础。