碳-芳綸纖維混雜三維編織復(fù)合材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、三維編織復(fù)合材料具有整體空間網(wǎng)狀的纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，完全克服了層合復(fù)合材料易分層、厚度方向強(qiáng)度低、損傷擴(kuò)展快等弱點(diǎn)，能夠顯著提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。此外，三維編織復(fù)合材料在制造復(fù)雜造型構(gòu)件方面獨(dú)具優(yōu)勢，可以實(shí)現(xiàn)材料-結(jié)構(gòu)-性能的一體化設(shè)計(jì)。兩種以上纖維增強(qiáng)同一種基體的混雜纖維復(fù)合材料（簡稱混雜復(fù)合材料）可以充分發(fā)揮組分材料和基體材料的性能，克服傳統(tǒng)復(fù)合材料的一些性能弱點(diǎn)，最大限度地滿足復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、性能設(shè)計(jì)?；祀s纖維復(fù)合材料擁有巨大的發(fā)展

2、應(yīng)用空間，正逐漸成為復(fù)合材料的重要研究方向之一。
　　將編織紗和軸向紗/六向紗分組采用不同的纖維進(jìn)行混編，可以充分利用三維編織技術(shù)靈活的可設(shè)計(jì)性，同時(shí)，避免了束內(nèi)合股混雜制備過程中額外產(chǎn)生的對纖維的損傷、束內(nèi)混雜均勻性不易控制等問題。本課題以碳/芳綸纖維混雜三維編織復(fù)合材料為研究對象，設(shè)計(jì)制備了4種不同混雜結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，一方面，分析了混編三維五向和三維六向編織工藝對碳纖維和芳綸纖維拉伸性能的影響，以期優(yōu)化編織工藝過程，降低材料損

3、傷。另一方面，測試了編織紗選用碳纖維、軸紗/六向紗為芳綸纖維和編織紗選用芳綸纖維、軸紗/六向紗為碳纖維的混雜三維五向和六向編織復(fù)合材料的軸向拉伸和沖擊后壓縮（接近18J沖擊能量）性能，初步掌握碳/芳綸纖維混雜三維編織復(fù)合材料基本力學(xué)性能的混雜效應(yīng)。
　　三維編織成型前后纖維束的拉伸性能測試表明，編織工藝過程對編織紗的損傷較大，主要是因?yàn)榫幙椷^程中通過編織紗的不斷運(yùn)動(dòng)捆綁交織形成整體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，軸紗和六向紗幾乎不參與運(yùn)動(dòng)，對其性能影響

4、相對較小，且編織過程對碳纖維造成的損傷大于芳綸纖維，碳纖維的強(qiáng)度和模量高于芳綸纖維，呈現(xiàn)脆性破壞，而芳綸纖維的斷裂伸長率明顯高于碳纖維，呈現(xiàn)典型的韌性破壞特征。
　　采用基于數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)(DIC)的ADAMS系統(tǒng)對碳/芳綸纖維混雜三維編織復(fù)合材料軸向拉伸性能的測試結(jié)果表明，混編方式和編織結(jié)構(gòu)是影響其軸向拉伸性能的重要因素，編織紗選用芳綸纖維、軸紗為碳纖維混編方式2的三維五向編織復(fù)合材料的軸向拉伸性能最好。
　　利用Ins