轴管状三维编织复合材料因其高比刚度、高比强度、可设计性等特点，在航空航天、汽车制造和医疗器械等领域的关键承力结构中得到了广泛应用。然而，在结构成型过程中，总是不可避免地产生增强相（纤维束）截面变化以及基体相（树脂）孔隙等缺陷；在结构件实际服役过程中，面临着高温、低温等环境因素，这些都可能对其力学性能造成影响。因此，准确预测三维管状编织复合材料在不同环境条件下的力学行为，对保证其服役安全性具有重要的意义。
近日，我院李会民老师在方岱宁院士的指导下，基于Micro-CT多尺度建模框架，建立了考虑温度影响的三维管状编织复合材料弹塑性损伤跨尺度有限元模型，该模型充分考虑了真实纤维束特性、纤维形态以及成型过程中的缺陷等因素，研究了不同温度下结构宏/细观尺度上的力学性能，为设计和制造这类结构提供了一种新的跨尺度建模分析方法。
该项成果以“Prediction of mechanical properties of 3D tubular braided composites at different temperatures using a multi-scale modeling framework based on micro-CT”为题，发表于国际TOP期刊《Composites Science and Technology》。
图1.试样的制造与测试系统
图2. 基体RVE的建立
图3. 纱线RVE 的建立
图4. 三维管状编织复合材料有限元模型: (a).使用micro-CT对样本进行切片;(b) 将细观模型映射到宏观模型中;(c).重建宏观尺度的有限元模型
图5.三维管状编织复合材料不同温度下的有限元仿真和实验结果
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2023.110349.
李会民老师前期围绕三维编织复合材料及其结构的多尺度力学行为开展了系列研究工作，相关成果如下：
[1] Lei Ge, Huimin Li*, Jiehua Zhong, Chun Zhang, Daining Fang. Micro-CT based trans-scale damage analysis of 3D braided composites with pore defects [J]. Composites Science and Technology, 2021, 211:108830.
[2] Lei Ge, Huimin Li*, Yuyang Zhang, Jiehua Zhong, Yi Chen, Daining Fang. Multiscale viscoelastic behavior of 3D braided composites with pore defects [J]. Composites Science and Technology, 2022, 217: 109114.
[3] Yuyang Zhang, Huimin Li*, Xin Liu, Yihang Gao, Chengyu Guan. Trans-scale elastic-plastic damage analysis of 3D tubular braided composites with void defects[J]. International Journal of Solids and Structures,2023,274:112288.
[4] Lei Ge, Huimin Li*, Yihang Gao, Ruishen Lou, Kai Liu*, Jiehua Zhong, Daining Fang. Parametric analyses on multiscale elastic behavior of 3D braided composites with pore defects [J]. Composite Structures, 2022, 287:115332.
[5] Yuyang Zhang, Huimin Li*, YihangGao, Ruishen Lou, Lei Ge, Daining Fang. Multi-scale modeling and elastic properties prediction of 3D four-directional tubular braided composites[J]. Composite Structures, 2022,292:115632.
[6] Lei Ge, Huimin Li*, Huayong Zheng, Chun Zhang, Daining Fang.Two-scale damage failure analysis of 3D braided composites considering pore defects [J]. Composite Structures, 2021, 260:113556.
[7] Lei Ge, Huimin Li*, Baosheng Liu, Daining Fang. Multi-scale elastic property prediction of 3D five-directional braided composites considering pore defects [J]. Composite Structures, 2020, 244:112287.
