薄壁复合材料具有高比强度、能量吸收性能好和耐腐蚀性强等优点,被认为是传统金属材料的潜在替代物,可以应用在汽车、海洋工程以及航空航天领域等。管状编织复合材料由于其特殊的交织模式而具有优异的损伤容限和冲击性能。另外,编织增强材料可以自动制造,并且可以通过树脂传递模塑成型(RTM)实现编织复合材料的批量生产,以满足生产需求。汽车车架、飞机部件等在实际生活中都会不可避免地受到意外冲击载荷,导致结构的损伤。因此,了解编织复合材料的冲击损伤机制对提高安全性能具有重要意义。在这项研究中,使用数值模拟和试验相结合的方法研究了不同编织角度对复合材料管受低速横向冲击载荷时产生的影响。首先制备了三种不同编织角度(30°,45°和60°)的试样,并在落锤冲击试验机上进行了横向冲击试验。然后建立了复合管的介观有限元模型,用于模拟冲击过程。最后将试验数据与仿真结果进行了对比,在确保仿真结果具有可行性的基础上详细阐述了管件冲击力学响应及损伤机理。本文的具体内容将从以下几个章节展开:第1章介绍了复合材料管件的性能特点以及实际应用领域,并从生产效率、发展前景等方面说明了编织复合材料管的研究意义。另外,通过阅读国内外文献,了解了国内外对复合材料管件的研究现状,从而确定了本文的研究方向。第2章主要介绍了编织复合材料管的制备工艺以及试验过程。关于试样制备方面,首先对复合材料管件的几种常用成型工艺进行了简单介绍,然后对本文选用的编织成型工艺以及固化流程进行了详细的。主要包括环形编织机的编织原理、编织管的编织过程以及采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺的流程和操作方法,最终得到试验所需的三种试样。此外,也对三种试样的厚度、纤维体积含量进行了测量,并对其产生的差异原因进行了解释。关于试验方面,首先介绍了落锤冲击装置,加入力传感器和加速度传感器进行数据的采集,并用高速相机记录整个冲击过程。其次,对数据的处理方法进行了阐述。第3章介绍了编织复合材料管有限元模型的建立。包括编织纱部分和树脂部分的几何建模以及有限元仿真软件中的有限元建模。首先根据编织轨迹和假设纱线截面为矩形等参数在solidworks中建立编织纱的几何模型。然后将编织纱模型导入到ABAQUS当中,完成树脂部分的建模并进行装配。最后,在该软件中进行编织复合材料管的网格划分、材料属性赋予、接触设置和边界条件的设置,完成与试验工况相一致的有限元模型。此外,也介绍了材料本构方程以及破坏准则。第4章对三种不同编织角度的复合材料管进行了低速横向冲击试验。通过上述介绍的数据处理方法得到时间-冲击力曲线、位移-冲击力曲线、时间-位移曲线和能量吸收量。高速相机记录冲击过程得到高速照片。此外,得到冲击后的试样破坏形貌。首先从力学响应结果分析编织角度对复合管的抗冲击性能产生的影响,并通过高速照片对力学响应进行进一步验证。其次,根据破坏形貌来解释编织角度对失效模式的影响。第5章对建立的有限元模型进行计算求解。数值结果与试验数据有很好的相关性。因此结合仿真结果从管子冲击区域的局部变形规律、整体的应力分布情况、树脂裂纹的扩展情况、失效模式等方面对复合材料管的损伤发展和破坏机理进行分析解释。第6章对本文的研究工作进行总结并对后续研究进行了展望织物结构。