Abstract The manufacture of non-crimp fabric composites typically requires the forming and consolidation of the reinforcement material. During this process the material is subjected to complex loading where the coupling of tensile, bending, shear and compressive forces result in deformations to the internal architecture of the textile. To determine the extent of these deformations a numerical modelling method has been developed to capture the kinematic behaviour of non-crimp fabric textiles. This method focuses on capturing the interactions between the fibrous tows and the stitch yarns which bind the tows together. Through modelling at a level of detail in which the meso-scale interactions are explicitly present, the macro-scale behaviour of the material proceeds naturally within the model, negating any requirement for detailed characterisation of the physical material. This also enables a detailed description of the internal architecture of the deformed fabric to be extracted for analysis or further modelling. The present study explores the method's ability to capture both local and global deformations which occur in non-crimp fabrics, specifically to capture the onset of deformations that appear due to tow-stitch interactions and the forming and compaction of multiple layers. Comparison with experimental results show good agreement for both meso-scale deformations, resulting from multi-layer compaction, and global in-plane shear deformations induced through forming over complex tooling.

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建模过程在 0/90 非卷曲织物中引起的中观变形

摘要 无卷曲织物复合材料的制造通常需要增强材料的成型和固结。在此过程中，材料承受复杂的载荷，其中拉伸、弯曲、剪切和压缩力的耦合导致纺织品内部结构变形。为了确定这些变形的程度，已经开发了一种数值建模方法来捕捉非卷曲织物纺织品的运动学行为。该方法侧重于捕捉纤维丝束和将丝束结合在一起的缝合纱线之间的相互作用。通过在明确存在中尺度相互作用的细节级别进行建模，材料的宏观尺度行为在模型内自然进行，否定对物理材料的详细表征的任何要求。这也使得能够提取变形织物的内部结构的详细描述以进行分析或进一步建模。本研究探讨了该方法捕获非卷曲织物中发生的局部和全局变形的能力，特别是捕获由于丝束相互作用以及多层的形成和压实而出现的变形的开始。与实验结果的比较表明，由多层压实引起的中尺度变形和通过复杂工具成形引起的全局平面内剪切变形都具有良好的一致性。这也使得能够提取变形织物的内部结构的详细描述以进行分析或进一步建模。本研究探讨了该方法捕获非卷曲织物中发生的局部和全局变形的能力，特别是捕获由于丝束相互作用以及多层的形成和压实而出现的变形的开始。与实验结果的比较表明，由多层压实引起的中尺度变形和通过复杂工具成形引起的全局平面内剪切变形都具有良好的一致性。这也使得能够提取变形织物的内部结构的详细描述以进行分析或进一步建模。本研究探讨了该方法捕获非卷曲织物中发生的局部和全局变形的能力，特别是捕获由于丝束相互作用以及多层的形成和压实而出现的变形的开始。与实验结果的比较表明，由多层压实引起的中尺度变形和通过复杂工具成形引起的全局平面内剪切变形都具有良好的一致性。特别是捕捉由于丝束相互作用以及多层的形成和压实而出现的变形的开始。与实验结果的比较表明，由多层压实引起的中尺度变形和通过复杂工具成形引起的全局平面内剪切变形都具有良好的一致性。特别是捕捉由于丝束相互作用以及多层的形成和压实而出现的变形的开始。与实验结果的比较表明，由多层压实引起的中尺度变形和通过复杂工具成形引起的全局平面内剪切变形都具有良好的一致性。