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(guó)外學(xué)者大多稱(chēng)其為 Over-braiding composites materials，它的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，研究它的力學(xué)性能是目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者面臨的主要問(wèn)題之一。而且壓縮性能作為力學(xué)性能中較難測(cè)定的難題之一，也是我們研究的重點(diǎn)方向。
　　本課題主要是對(duì)編織鋪層復(fù)合材料的壓縮性能進(jìn)行探討，目的是得推導(dǎo)出一套表征或者能夠在一定程度上定量描述其壓縮時(shí)的彈性性能的計(jì)算方法，并對(duì)其壓縮破壞模式作簡(jiǎn)要分析。
　　首

2、先，在立體式二維編織機(jī)上編織，設(shè)計(jì)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(jìn)行壓縮試驗(yàn)，測(cè)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(guò)在體式顯微鏡下，觀測(cè)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(huì)有部分損失，提出纖維軸向模量損失系數(shù)ξ。通過(guò)測(cè)量編織復(fù)合材料中的基本參數(shù)，結(jié)合復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)、彈性力學(xué)、迭層理論

3、和多層等效彈性力學(xué)模型，利用推導(dǎo)出一套比較簡(jiǎn)單而實(shí)用的二維兩軸編織鋪層復(fù)合材料平均壓縮模量的計(jì)算方法。
　　最后，分析討論多層碳纖維/環(huán)氧樹(shù)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(jì)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(jì)算方法與實(shí)測(cè)結(jié)果非常

4、接近，是可行的。該套計(jì)算方法比較簡(jiǎn)單，適合于工程應(yīng)用，比如復(fù)合材料制備過(guò)程中的性能評(píng)價(jià)，復(fù)合材料制備工藝的控制與改進(jìn)，復(fù)合材料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)等。
　　二、對(duì)于編織鋪層復(fù)合材料的進(jìn)行壓縮試驗(yàn)后可知：
　　(1)在纖維體積分?jǐn)?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(shì)。
　　(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(dá)到最高值，下降相對(duì)于來(lái)說(shuō)比較緩慢。
　　(3)編織鋪層復(fù)合材料壓縮破壞過(guò)程，最主要的破壞形式是分層現(xiàn)象，這種破壞時(shí)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(yàn)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(yán)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