二維二軸編織鋪層復(fù)合材料壓縮性能研究.pdf

1、編織鋪層復(fù)合材料，國外學者大多稱其為 Over-braiding composites materials，它的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，研究它的力學性能是目前國內(nèi)外學者面臨的主要問題之一。而且壓縮性能作為力學性能中較難測定的難題之一，也是我們研究的重點方向。
　　本課題主要是對編織鋪層復(fù)合材料的壓縮性能進行探討，目的是得推導出一套表征或者能夠在一定程度上定量描述其壓縮時的彈性性能的計算方法，并對其壓縮破壞模式作簡要分析。
　　首

2、先，在立體式二維編織機上編織，設(shè)計編織所用芯模的尺寸，編織不同層數(shù)的編織鋪層復(fù)合材料，在MTS647 Hydraulic Wedge Grip儀器上進行壓縮試驗，測試不同編織層數(shù)的試樣，得到編織鋪層復(fù)合材料的壓縮數(shù)據(jù)。
　　其次，通過在體式顯微鏡下，觀測編織鋪層復(fù)合材料紗線走向，考慮紗線在交織處屈曲起伏，纖維軸向模量會有部分損失，提出纖維軸向模量損失系數(shù)ξ。通過測量編織復(fù)合材料中的基本參數(shù)，結(jié)合復(fù)合材料細觀結(jié)構(gòu)、彈性力學、迭層理論

3、和多層等效彈性力學模型，利用推導出一套比較簡單而實用的二維兩軸編織鋪層復(fù)合材料平均壓縮模量的計算方法。
　　最后，分析討論多層碳纖維/環(huán)氧樹脂編織鋪層復(fù)合材料的壓縮性能。主要考慮不同層數(shù)下不同編織角度的編織鋪層復(fù)合材料平均壓縮模量的變化規(guī)律及編織鋪層復(fù)合材料的壓縮破壞模式。
　　結(jié)論分析表明：
　　一、提出了一套較為精確地計算2×2結(jié)構(gòu)編織鋪層復(fù)合材料單層和多層的壓縮彈性性能的方法，結(jié)果表明，該套計算方法與實測結(jié)果非常

4、接近，是可行的。該套計算方法比較簡單，適合于工程應(yīng)用，比如復(fù)合材料制備過程中的性能評價，復(fù)合材料制備工藝的控制與改進，復(fù)合材料產(chǎn)品的設(shè)計等。
　　二、對于編織鋪層復(fù)合材料的進行壓縮試驗后可知：
　　(1)在纖維體積分數(shù)基本保持一致的情況下，同一塊板內(nèi)，若編織角有差異，則編織角影響復(fù)合材料的壓縮性能。編織角大的平均壓縮模量小。隨著層數(shù)增加，厚度增大，編織鋪層復(fù)合材料的平均壓縮模量呈下降趨勢。
　　(2)材料在未壓縮破壞前

5、，應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈線性狀態(tài)，在壓縮初始階段呈現(xiàn)彈性變形，隨著應(yīng)變的增加，應(yīng)力迅速上升到最高值，達到最高值，下降相對于來說比較緩慢。
　　(3)編織鋪層復(fù)合材料壓縮破壞過程，最主要的破壞形式是分層現(xiàn)象，這種破壞時分層現(xiàn)象的程度是介于單向布鋪層復(fù)合材料和三維編織復(fù)合材料之間的。在同一試驗條件下，隨層數(shù)增加，層數(shù)多的編織鋪層復(fù)合材料的破壞程度比層數(shù)少的嚴重些。在同一層中，編織角小的內(nèi)側(cè)破壞比編織角大的外側(cè)厲害些。裂紋與加載方向呈一定角度