A mesoscopic constitutive model for woven fabrics with large deformation

材料科学 复合材料 剪切(物理) 纱线 变形(气象学) 纤维 本构方程 机织物 介观物理学 极限抗拉强度 消散 结构工程 有限元法 工程类 物理 热力学 量子力学
作者
Bin Huang,Helezi Zhou,Jichong Wang,Tianyu Yu,Xiongqi Peng,Huamin Zhou
出处
期刊:Textile Research Journal [SAGE Publishing]
卷期号:94 (1-2): 136-151 被引量:2
标识
DOI:10.1177/00405175231200282
摘要

The meso-structure of woven fabrics plays a pivotal role in enabling significant deformations. To precisely characterize the deformation behavior of woven fabrics, a mesoscale model based on their meso-structure is developed. In this model, the fiber yarn is represented as a Timoshenko beam with fluctuations described by the shape function. A novel approach is proposed to establish the relationship between the macroscopic mechanical response and the infinitesimal strain of the beam, employing the principle of virtual work. The shearing behavior of woven fabrics is characterized by considering friction energy dissipation and transverse compression among fiber yarns. The general applicability of the proposed model is validated through its application to glass fiber woven fabrics and jute fiber woven fabrics. The model parameters are determined through uniaxial tensile and bias-extension experiments. The accuracy of the model is verified using bias-extension and picture frame experiments. The results demonstrate that the proposed model can effectively simulate the large deformation of woven fabrics.
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