雙軸向經(jīng)編柔性復(fù)合材料多軸向力學(xué)性能研究.pdf

1、柔性復(fù)合材料由于具有很好的柔性和力學(xué)性能，廣泛用于各種領(lǐng)域，如運(yùn)輸、防護(hù)、民用建筑、軍用帳篷等。傳統(tǒng)的柔性復(fù)合材料的增強(qiáng)體常采用機(jī)織物，近年來(lái)，雙軸向經(jīng)編織物由于具有生產(chǎn)速度快、較好的拉伸性能、抗撕裂性能等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越廣泛地用做涂層織物的增強(qiáng)體。在雙軸向經(jīng)編結(jié)構(gòu)中，平行伸直、無(wú)卷曲的紗線可以垂直地或以所需的角度引入織物結(jié)構(gòu)中，這種結(jié)構(gòu)的重要特點(diǎn)是經(jīng)向和緯向襯入紗本身并不交織，而僅由經(jīng)編地組織紗線束縛。因此，它與機(jī)織物增強(qiáng)柔性復(fù)合材料的力學(xué)

2、性能有較大差別。
　　 柔性復(fù)合材料在實(shí)際使用過(guò)程中通常承擔(dān)雙軸向及多軸向負(fù)荷。并且在實(shí)際施工及使用過(guò)程中常常由于基層纖維有折痕或者尖銳異物的刮擦造成局部微小裂口，在長(zhǎng)期張拉應(yīng)力下，這些裂紋會(huì)逐漸擴(kuò)展延伸，最終即使在低于極限強(qiáng)度的情況下，也會(huì)發(fā)生斷裂破壞。
　　 本論文對(duì)雙軸向經(jīng)編柔性復(fù)合材料的單軸向、雙軸向及多軸向拉伸性能進(jìn)行試驗(yàn)研究。對(duì)材料的破壞和損傷情況進(jìn)行詳細(xì)的表征和分析，研究復(fù)合材料應(yīng)力應(yīng)變曲線在單向拉伸、雙向

3、拉伸及多向拉伸條件下力學(xué)性能之間的關(guān)系及其趨勢(shì)。對(duì)雙軸向經(jīng)編柔性復(fù)合材料在單向拉伸、雙向拉伸及多向拉伸的破壞機(jī)理分別進(jìn)行了比較分析與闡述。發(fā)現(xiàn)了雙軸向經(jīng)編柔性復(fù)合材料雙向拉伸和多向拉伸時(shí)的力學(xué)行為和規(guī)律。這些研究工作將人們對(duì)雙軸向經(jīng)編柔性復(fù)合材料力學(xué)性能的認(rèn)識(shí)由單向推進(jìn)到雙向及多向。同時(shí)為建立其本構(gòu)關(guān)系提供更加充分的依據(jù)。
　　 對(duì)雙軸向經(jīng)編柔性復(fù)合材料在單軸向拉伸載荷下舌形撕裂、梯形撕裂、中心開(kāi)縫撕裂進(jìn)行了比較試驗(yàn)，研究了三者

4、撕裂方法之間的相關(guān)性，分析了三種撕裂方法下材料的破壞機(jī)理。對(duì)雙軸向經(jīng)編柔性復(fù)合材料在單軸向、雙軸向及多軸向拉伸條件下進(jìn)行開(kāi)縫撕裂試驗(yàn)。并對(duì)材料的破壞和損傷情況進(jìn)行詳細(xì)的表征和分析，研究復(fù)合材料開(kāi)縫與未開(kāi)縫之間的力學(xué)行為表現(xiàn)，研究復(fù)合材料在單向、雙向及多向拉伸載荷條件下開(kāi)縫撕裂性能之間的影響關(guān)系及其趨勢(shì)。對(duì)雙軸向經(jīng)編柔性復(fù)合材料在單向拉伸、雙向拉伸及多向拉伸載荷下開(kāi)縫撕裂的破壞機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與闡述。
　　 最后，本文采用有限

5、元方法，通過(guò)建立有限元模型，利用計(jì)算機(jī)對(duì)雙軸向經(jīng)編柔性復(fù)合材料的雙軸向及多軸向拉伸進(jìn)行理論研究，使用復(fù)合材料在單軸向拉伸試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)復(fù)合材料在雙軸向及多軸向拉伸載荷下的力學(xué)性能，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。
　　 對(duì)雙軸向經(jīng)編柔性復(fù)合材料的撕裂機(jī)理進(jìn)行深入研究，利用有限元方法進(jìn)行力學(xué)模型的建立，采用單軸向拉伸所得試樣數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)復(fù)合材料在雙軸向及多軸向拉伸載荷下開(kāi)縫撕裂力學(xué)性能，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合。利用有限元分析方法不僅可