芳綸三維機織物復(fù)合材料的制備與力學(xué)性能研究.pdf

1、三維機織物復(fù)合材料具有較高的整體性和仿形性，且三維機織物可以在普通設(shè)備和稍加改造的普通設(shè)備上生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，適于批量生產(chǎn)，因此三維機織物復(fù)合材料在各個領(lǐng)域得到了廣泛的運用。但是，三維機織物結(jié)構(gòu)多樣而復(fù)雜，不同結(jié)構(gòu)的織物具有不同的力學(xué)性能，因此研究三維機織物的結(jié)構(gòu)與三維織物力學(xué)性能和三維織物復(fù)合材料力學(xué)性能的關(guān)系對三維機織物復(fù)合材料的發(fā)展具有重要意義。
　　本文使用日本帝人產(chǎn)的Twaron纖維，織制了具有相同層數(shù)的三維正交組織織物

2、、三維增強正交組織織物、三維角聯(lián)鎖組織織物、三維增強角聯(lián)鎖組織織物、三維多層平紋接結(jié)織物等，并對以上五種組織織物進行了拉伸和彎曲試驗，分析了織物組織結(jié)構(gòu)和織物結(jié)構(gòu)參數(shù)對織物力學(xué)性能的影響；將三維正交織物、三維角聯(lián)鎖、三維多層接結(jié)織物與樹脂復(fù)合制成三維機織物復(fù)合材料，并分別對其進行拉伸、彎曲試驗，然后將結(jié)果與不同層數(shù)的層壓復(fù)合材料的試驗結(jié)果進行比較。
　　研究結(jié)果表明：三維機織物中受力方向紗線交織排列狀態(tài)、伸直狀態(tài)和密度決定了織物及

3、其復(fù)合材料的拉伸斷裂形式、拉伸斷裂強度及彎曲強度等，且一定紗線密度范圍內(nèi)，主受力紗線的伸直狀態(tài)對拉伸強度和彎曲強度的影響大于主受力紗線密度對拉伸強度和彎曲強度的影響，受力方向紗線呈伸直狀態(tài)，與力的方向夾角小，則材料拉伸強度和彎曲強度比較高，隨著主受力紗線密度的增大，材料的拉伸強度和彎曲強度也越高。所以，相同織物層數(shù)條件下，多層平紋接結(jié)組織結(jié)構(gòu)材料的經(jīng)向拉伸強度高，而緯向拉伸強度低，正交Z向接結(jié)經(jīng)紗的增加會降低織物和其增強復(fù)合材料的拉伸強

4、度，但同時會提高彎曲強度，角聯(lián)鎖加入襯墊紗后使織物及復(fù)合材料的剛性和彎曲強度改善，同時使拉伸斷裂載荷變大，但是拉伸應(yīng)力和拉伸斷裂伸長率變??；層壓復(fù)合材料中織物層數(shù)的增加使拉伸強度提高的主要原因是受力紗線密度增加了，但是層壓復(fù)合材料板在拉伸過程中易分層開裂；層壓板的增加可以提高材料的彎曲強度；厚度一定時，織物最大斷裂載荷與織物面密度正相關(guān)，與織物體積密度無關(guān)；孔隙率相同條件下，主受力紗線的交織狀態(tài)、伸直狀態(tài)對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響大于織物

5、面密度、復(fù)合材料面密度、體積密度、纖維體積含量等參數(shù)對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響；織物組織結(jié)構(gòu)相同時，纖維體積分?jǐn)?shù)或纖維重量分?jǐn)?shù)大的復(fù)合材料，強度比較高；織物組織結(jié)構(gòu)不相同，但主受力紗線同處于伸直狀態(tài)時，主受力紗線的纖維體積分?jǐn)?shù)大，則相應(yīng)的復(fù)合材料強度高。
　　因此本文得出結(jié)論：正交結(jié)構(gòu)機織物復(fù)合材料的綜合強度最高，正交結(jié)構(gòu)最適合用作裝甲車輛和航天航空車體材料的織物組織結(jié)構(gòu)，因此設(shè)計三維機織物時，應(yīng)該使織物組織結(jié)構(gòu)在Z向有一定的接結(jié)紗