2.5d類緞紋織物增強復(fù)合材料疲勞特性研究

1、獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得云洼王些太堂或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：多吝船耳 簽字日期：沁廬) 月) 7 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解丟洼王些太堂有關(guān)保留、使用

2、學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)丟婆王些太堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。( 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明)學(xué)位論文作者簽名：多吝魯率 導(dǎo)師簽名．： 學(xué)位論文作者簽名：二鎊魯單 導(dǎo)師簽名- ：簽字膩如『7 年二月4 日i 。萎之簽字日期呻婦毋摘要三維織物增強復(fù)合材料具有良好的層間力學(xué)性能、抗剪切性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)

3、定性和可設(shè)計性。常見的三維織物結(jié)構(gòu)有正交三向結(jié)構(gòu)、2 ．5 D 平紋結(jié)構(gòu)、及其襯經(jīng)、襯緯、和襯法向結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)大量運用在各類復(fù)合材料中。與2 ．5 D 平紋結(jié)構(gòu)相比，2 ．5 D 類緞紋結(jié)構(gòu)織物中浮長線較長，交織點較少，使2 ．5 D 類緞紋織物具有良好的變形能力，更適宜用于彎曲、扭轉(zhuǎn)等曲面結(jié)構(gòu)復(fù)合材料增強體，典型應(yīng)用如葉片和天線罩等。為了保證2 ．5 D 類緞紋織物增強復(fù)合材料在疲勞環(huán)境下的使用安全，研究其拉伸特性和拉．拉疲勞性能是

4、十分有必要的。根據(jù)2 ．5 D 類緞紋織物組織結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計織物開口工藝和一種開口輔助工裝，在三維織機上實現(xiàn)織物的連續(xù)織造。對織物進行復(fù)合，得到2 ．5 D 類緞紋織物復(fù)合材料，簡稱F C ( F a b r i c C o m p o s i t e ) ，剖切試件研究復(fù)合材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以經(jīng)緯紗真實狀態(tài)建立細觀模型，并計算2 ．5 D 類緞紋織物幾何參數(shù)。同時，制備緞紋鋪層復(fù)合材料，簡稱L C ( L a m i n a t e sC

5、 o m p o s i t e ) ，進行對比研究?；贒 I C 全場應(yīng)變系統(tǒng)，測試了F C 和L C 試件面內(nèi)經(jīng)向拉伸應(yīng)力．應(yīng)變關(guān)系，研究兩種結(jié)構(gòu)對復(fù)合材料拉伸性能的影響。并開展F C 和L C 試件拉．拉疲勞性能，從細觀層次分析了兩種復(fù)合材料在高周疲勞下強度、模量和疲勞損傷擴展模式。經(jīng)向拉伸試驗中，F(xiàn) C 比L C 試件經(jīng)向拉伸強度小5 ％，拉伸模量高9 ％，斷裂伸長率高5 ％，差值小主要原因為兩種試件面內(nèi)結(jié)構(gòu)和纖維體積含量近似

6、；但泊松比F C 比L C 試件大9 3 ％，主要因為2 ．5 D 類緞紋織物緯向變形能力較強。拉．拉疲勞試驗中，F(xiàn) C 試件在7 0 ％疲勞應(yīng)力水平下就到達1 0 0 萬次疲勞循環(huán)，而L C 試件滿足1 0 0 萬次疲勞循環(huán)的應(yīng)力水平為5 2 ．5 ％，說明F C 試件抗疲勞能力強于L C 試件。F C 和L C 試件拉．拉疲勞具有三個發(fā)展階段，F(xiàn) C 試件三個階段正則化模量下降趨勢和塑性變形增長趨勢明顯弱于L C 試件，表明F C

7、抗疲勞性能優(yōu)于L C 試件。疲勞后F C 試件強度損失3 1 ．2 ％、拉伸模量下降2 2 ．6 ％、斷裂伸長率下降2 7 ．8 ％、泊松比下降2 ．5 ％；L C 試件強度損失5 1 ．7 ％、拉伸模量下降4 ．2 ％、斷裂伸長率下降5 0 ．9 ％、泊松比上裝1 2 3 ％；各項性能變化均與疲勞對試件損傷程度有關(guān)。觀測比疲勞斷口和疲勞后無損檢測，發(fā)現(xiàn)，F(xiàn) C 試件在經(jīng)緯紗交織處和緯向具有明顯損傷，并沿經(jīng)緯交織方向和緯向發(fā)展，L C