二维二轴编织复合材料是从20世纪末发展起来的一类新的纤维复合材料。与传统的复合材料层合板相比,由该材料制备的复合材料层合板具有较好的层间刚度、层间强度和韧性性能,因此提高了复合材料层合板的抗分层的能力。此外,该材料还兼有比强度与比模量高、抗疲劳性能好、减振性能好、材料性能的可设计性等特性。因此,在航空航天、建筑、汽车等领域中得到了广泛应用。由于纤维编织结构的复杂性,所以前人大多采用简化的方法描述纤维束的几何构造,而且以往研究的问题大多局限于复合材料整体的宏观力学性能与行为,很少详细地探讨细观层次内的应力应变分布与损伤。可见,基于精细的编织结构模型开展复合材料的细观力学分析,在此基础上开展纤维束编织结构-复合材料力学性能-变形的相关性研究,具有重要的科学意义和工程价值。本文采用CAD软件UG NX4以及有限元模拟软件ANSYS,根据复合材料力学,针对二维二轴编织复合材料的两种常见方式—1×1编织方式和2×2编织方式,数值模拟了在不同编织角和不同受载模式下的复合材料力学行为,计算了复合材料在编织方向上的等效弹性模量,分析了其影响因素及其规律。具体而言,本文建立了纤维束的三维实体模型,描述了纤维束在复合材料内部的布排走向以及因编织构造而引起的弯曲,采用了一种平行四边形单胞模型(其内部包含的每根纤维束的结构都具有最小周期性),设定了六种边界条件,模拟了二维二轴编织复合材料在三维空间内的应力分布,得到了以下结论:1.当复合材料受到沿纤维束布排方向的单向拉伸载荷时,对于1×1编织复合材料,在主要承载纤维束交叠面的一端出现较严重的应力集中;对于2×2编织复合材料,在交叠面的两端以及中间部位出现应力集中。在该种受力条件下,编织角的改变对主承载纤维束应力分布的影响不明显,而对次承载纤维束的应力分布影响比较显著。2.当模型的侧面受到简单剪切而产生切向变形时,在主承载纤维束的固定端产生应力集中。其中,当模型侧面受到沿厚度方向的切向载荷而使模型产生弯曲变形时,随着编织角的增大,2×2编织复合材料的内部应力也增大,而1×1编织复合材料的内部应力变化不大。当模型侧面受到沿纤维束布排方向的切向载荷时,随着编织角的增大,不论1×1编织还是2×2编织,复合材料内部的应力都逐渐减小。3.当复合材料受到沿垂直编织平面方向的单向拉伸载荷时,在+θ纤维束与-θ纤维束的交叠处出现应力集中;对于1×1编织复合材料,交叠处交叠面的应力集中程度比背离面的更为严重;对于2×2编织复合材料,位于纤维束两端的交叠部分的应力集中程度比位于中间的交叠部分的更为严重。编织角越大,模型内部的应力也越大;这种现象在1×1编织复合材料里比2×2编织复合材料里明显得多。当复合材料上、下表面受到简单剪切载荷时,同样也是±θ纤维束交叠处出现应力集中;但随着编织角的增大,复合材料内部的应力变小,变形更容易。4.分别通过有限元模拟、解析计算,得到了复合材料在编织方向上的等效弹性模量,并进行了对比。随着编织角的增大,编织方向上的等效弹性模量呈逐渐减小的趋势。对于相同的编织角,与1×1编织复合材料相比,2×2编织复合材料在编织方向上的等效弹性模量大;随着编织角的增大,两者的差异减小。