碳-芳綸混編三維編織復(fù)合材料拉伸性能實驗研究.pdf

1、本課題設(shè)計并制備了碳纖維為軸紗，芳綸纖維為編織紗和芳綸纖維為軸紗，碳纖維為編織紗的混編三維五向和三維六向復(fù)合材料。采用數(shù)字圖像相關(guān)(DIC)技術(shù)記錄試樣在軸向拉伸過程中的表面全場應(yīng)變，通過相近纖維體積含量下碳纖維三維編織復(fù)合材料及芳綸纖維三維編織復(fù)合材料的對比實驗，分析了混編方式和編織結(jié)構(gòu)對碳-芳綸混編三維編織復(fù)合材料拉伸性能和損傷機理的影響。
　　試樣軸向拉伸實驗結(jié)果表明，同種編織結(jié)構(gòu)下，芳綸纖維和碳纖維分別為軸紗的混編三維五向

2、和六向編織復(fù)合材料的拉伸強度和模量分別較芳綸纖維三維五向和六向編織復(fù)合材料的高-2.71％，10.14％，21.21％，28.86％和36.77％，62.68％，30.28％，74.26％。芳綸纖維和碳纖維分別為軸紗的混編三維五向和六向編織復(fù)合材料的斷裂伸長率分別較碳纖維三維五向和六向編織復(fù)合材料的高34.38％，11.96％，51.09％和2.19％。同種混編方式下，碳纖維和芳綸纖維三維五向編織復(fù)合材料，芳綸纖維和碳纖維分別為軸紗的三

3、維五向編織復(fù)合材料較對應(yīng)三維六向編織復(fù)合材料的拉伸強度分別高出58.72％，59.29％，27.84％和36.15％;拉伸模量分別高出47.43％，36.28％，43.07％和27.23％;斷裂伸長率則無明顯趨勢變化。泊松比受編織結(jié)構(gòu)影響較大，受混編結(jié)構(gòu)影響較小。同種混編方式下，碳纖維，芳綸纖維，芳綸纖維為軸紗和碳纖維為軸紗的三維五向編織復(fù)合材料的泊松比分別較對應(yīng)三維六向編織復(fù)合材料的高293.75％，162.50％，228.57％和3

4、44.44％。
　　各組典型試樣的時間-縱向應(yīng)變曲線均接近線性。全場縱向云圖表明，試樣應(yīng)變分布整體呈均勻性，局部呈周期性。同時，試樣的面內(nèi)軸向應(yīng)變分布受混編方式和編織結(jié)構(gòu)的影響，同種編織結(jié)構(gòu)下，編織紗為碳纖維的試樣其應(yīng)變似“點陣”分布狀態(tài)，編織紗為芳綸纖維的試樣其應(yīng)變似“波浪線”分布狀態(tài)。同種混編方式下，三維五向編織復(fù)合材料的表面應(yīng)變沿表層編織紗交織點均勻分散分布，而三維六向編織復(fù)合材料的表面應(yīng)變則整體上沿六向紗分布。