多層多向三維機織物細觀結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、立體織物是高性能復合材料的增強結(jié)構(gòu)相，對材料的最終力學性能起著十分重要的作用。傳統(tǒng)的三向正交織物由相互垂直取向的三種紗線交織而成，以其為增強結(jié)構(gòu)相的復合材料在X、Y、Z三個主方向具有優(yōu)異的性能，但其抵抗剪切變形能力較差。為改善三向正交織物增強復合材料的抗剪切和扭轉(zhuǎn)性能，本文設計并且織造了一種能夠提高材料抗剪切性能的新型立體織物結(jié)構(gòu)——多層多向三維機織物，并采用細觀分析方法研究了織物的交織結(jié)構(gòu)，采用實驗方法對比分析了復合材料的面內(nèi)剪切性能

2、。
　　本文采用置換法織造了6種碳纖維多層多向三維機織物。多層多向三維機織物面內(nèi)由0°、90°和±45°的紗線組成，內(nèi)部紗線平行順直，并通過貫穿厚度的Z向紗線捆綁成為一個整體。利用顯微鏡觀測了經(jīng)紗、緯紗和Z向紗的截面形態(tài)，在實際紗束走向的基礎上建立了織物的單胞幾何模型，利用此模型計算織物的纖維體積含量，并與稱重法得到的纖維體積含量進行了對比，分析了產(chǎn)生誤差的原因。
　　面內(nèi)剪切性能是復合材料一項重要的性能指標。本文采用AST

3、M7078V型缺口軌道面內(nèi)剪切性能測試方法，研究了多層多向三維機織復合材料和層合復合材料的面內(nèi)剪切性能及其斷裂機理，結(jié)果表明由于Z向紗的引入，多層多向三維機織復合材料最大應力載荷比層合復合材料高出37.26％，剪切模量高出31.56％，這主要是由于在材料受到應力作用的過程中，Z向紗起到了抑制裂紋的形成或擴展的作用，為提高其抗剪切性能做出貢獻。多層多向三維機織物與層合復合材料均表現(xiàn)為韌性斷裂，剪切應力—應變曲線主要分為兩個階段，初始階段存