三維正交機織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能研究.pdf

1、自20世紀60年代以來，先進復(fù)合材料特別是先進樹脂基復(fù)合材料以其獨有的特性在全世界范圍內(nèi)獲得迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代航空航天重要的材料之一。由于采用引入Z向纖維的整體機織技術(shù)，三維機織復(fù)合材料克服了傳統(tǒng)層合復(fù)合材料的缺點，提高了復(fù)合材料的整體性和各個方向強度的均勻性，在航空航天等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。 本文總結(jié)了三維正交機織復(fù)合材料織造技術(shù)、成型工藝以及力學(xué)性能研究方法，并在對三維正交機織物與樹脂基體的復(fù)合成型工藝、不同結(jié)構(gòu)參數(shù)三

2、維正交機織復(fù)合材料各種性能，包括低速沖擊后的性能進行實驗研究的基礎(chǔ)上建立了三維正交機織物的細觀結(jié)構(gòu)幾何分析模型，結(jié)合剛度平均法對三維正交機織復(fù)合材料的線彈性力學(xué)性能進行了分析，并討論了結(jié)構(gòu)參數(shù)對三維正交機織復(fù)合材料纖維體積含量的影響。 以落錘式漆膜沖擊機對三維正交機織復(fù)合材料進行低速沖擊實驗研究，包括沖擊損傷面積、剩余強度以及沖擊前后沿0°、30°、45°、60°、90°方向的拉伸性能等。結(jié)果表明：損傷面積隨著沖擊能量的增加而增

3、大，且與沖擊能量大體上呈線性關(guān)系；沖擊后的拉伸強度隨著沖擊能量的增加逐漸減小，當沖擊能量達到一定值后，沖擊能量的增加對剩余強度幾乎不產(chǎn)生影響。 基于對復(fù)合材料斷面顯微照片的觀察，提出了關(guān)于各向紗線形態(tài)的基本假設(shè)，結(jié)合織物的結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立了三維正交機織物細觀幾何結(jié)構(gòu)分析模型，并在此基礎(chǔ)上，運用剛度平均法分析了三維正交機織復(fù)合材料的線彈性力學(xué)性能。將由此模型推導(dǎo)出的織物的厚度、復(fù)合材料各向纖維體積含量以及經(jīng)緯向彈性模量與實驗測試值進