碳--芳綸混雜二維編織復合材料沖擊后疲勞性能實驗研究.pdf

1、二維編織物制造工藝相對簡單，編織參數(shù)可設(shè)計性較靈活，其復合材料具有較高的面內(nèi)比強度和比模量，抗沖擊、耐疲勞及整體性能好等優(yōu)點。碳纖維具有高強高剛等優(yōu)點，芳綸纖維具有較高的伸長率和優(yōu)良的斷裂韌性，兩者進行混雜使得材料良好的力學性能得到最大限度保留，實現(xiàn)了減重和改善復合材料斷裂韌性的目的。因此，通過設(shè)計碳-芳綸纖維二維三軸混編方式，可以實現(xiàn)混雜復合材料各項力學性能折中設(shè)計。
　　本課題設(shè)計并制備了三種不同混編方式的碳-芳綸混雜二維編織

2、復合材料，包括軸紗芳綸纖維、編織紗碳纖維復合材料，軸紗碳纖維、編織紗碳-芳綸纖維復合材料，軸紗芳綸纖維、編織紗碳-芳綸纖維復合材料，碳纖維復合材料用作對比試驗，通過對混雜復合材料進行低速沖擊及沖擊后壓縮疲勞試驗，評價其抗沖擊性能和沖擊后壓縮疲勞性能。
　　對四種復合材料試樣進行落錘沖擊試驗，然后進行相關(guān)參數(shù)（如峰值載荷、彈性應(yīng)變能、凹坑深度及損傷面積等）測量，初步評價材料抗沖擊性能。加入芳綸纖維后，軸紗芳綸纖維、編織紗碳纖維復合材

3、料和軸紗碳纖維、編織紗碳-芳綸纖維復合材料峰值載荷比碳纖維復合材料高，分別增加了14.4％和7.0％，表明其承載能力強于碳纖維復合材料;對于彈性應(yīng)變能，三種混雜復合材料均高于碳纖維復合材料，分別增加了82.4％、140.1％和105.5％，說明軸紗碳纖維、編織紗碳-芳綸纖維復合材料沖擊吸收能量最低;對比凹坑深度，碳纖維復合材料凹坑深度最大（0.878mm），三種混雜復合材料凹坑深度分別比其降低了39.4％、85.1％和86.3％;超聲掃

4、描圖像顯示，內(nèi)部損傷面積碳纖維復合材料和軸紗芳綸纖維、編織紗碳纖維復合材料面積較大，分別為371.65mm2和373.13mm2，編織紗為碳-芳綸纖維的其它兩種復合材料損傷面積較小，分別比碳纖維復合材料低65.4％和69.3％。
　　對沖擊前后復合材料進行了面內(nèi)軸向壓縮試驗。無損復合材料中，碳纖維層板壓縮破壞載荷最大（37.45kN）;混雜復合材料和碳纖維復合材料相比，壓縮載荷明顯下降，分別下降了30.6％、32.9％和56.4％

5、。四種沖擊前后復合材料面內(nèi)軸向壓縮性能進行對比，沖擊損傷使得碳纖維復合材料壓縮強度和模量分別下降了20.19％和9.37％;對于軸紗芳綸纖維、編織紗碳纖維復合材料，壓縮強度下降了16.85％，模量無明顯下降，軸紗碳纖維、編織紗碳-芳綸纖維復合材料性能參數(shù)變化相近;軸紗芳綸纖維、編織紗碳-芳綸纖維復合材料模量下降百分比數(shù)值最大。應(yīng)變云圖中，沖擊前后碳纖維復合材料應(yīng)變方式主要為彎曲拉伸應(yīng)變，試樣產(chǎn)生了較嚴重的破壞損傷;三種混雜復合材料中，軸