针刺石英机织布损伤表征及针刺毡纤维分布取向的变化

为探究针刺工艺中针刺密度的持续变化对3D针刺石英复合材料预制体中的机织石英布的损伤程度影响及对石英毡纤维分布取向的影响,采用体式显微镜对不同针刺密度下的机织物形貌的变化进行图像采集,并提出一种基于MATLAB软件可表征不同针刺密度对石英机织物损伤程度的方法。采用岛津AGS-250KNE拉伸试验机对不同针刺密度下的机织物样品进行拉伸性能测试,采用DHU-11非织造纤维取向分析仪对不同针刺密度下0°~180°范围内非织造石英毡的纤维取向分布进行测试。结果表明,当针刺密度分别为210刺/cm²和245刺/cm²时,相应的表征破损程度R值近似相等,即R₂₁₀=0.518近似等于R₂₄₅=0.515,可认为当针刺密度达到210刺/cm²时,针刺机织物力学性能损伤达到极限;针刺密度为0时,非织造石英毡的纤维取向分布呈明显正态分布。同一针刺密度下的纤维取向分布在0°~15°和165°~180°范围内,及在90°下的纤维分布量明显大于其他角度下的纤维分布量,且随着针刺密度的增加,同一角度下的纤维取向分布量总体呈逐渐减小趋势。     

三维纺织增强材料及其在航空航天领域的应用

三维纺织增强材料采用立体纺织技术织造而成,是高性能复合材料的结构增强骨架,具有近体仿形成型的优点,在航空航天领域有着广泛的应用。不同的立体纺织方法获得的三维纺织增强材料具有不同的结构特征和性能特性,主要有编织、机织、针织、针刺等立体纺织结构形式。文章介绍了三维纺织增强材料的工艺方法和结构特征,分析了立体纺织技术的研究现状与进展,总结了三维纺织增强材料在航空航天复合材料中的应用,提出了三维纺织增强材料需要重点研究和解决的关键问题。     

多层多向机织复合材料细观结构建模及其性能

为分析多层多向机织复合材料的细观结构,基于多层多向机织工艺及不同于传统机织结构的纱线空间运动规律,推导了工艺参数与结构参数之间的关系,建立了细观结构分析模型;为研究多层多向机织复合材料的拉伸性能和失效机制,采用多层多向机织工艺、树脂传递模塑复合工艺,以碳纤维和环氧树脂为原材料制备了2种不同结构的多层多向机织复合材料,采用万能试验机和非接触全场应变仪对材料进行了0°和90°方向的准静态拉伸性能测试,并与正交三向机织复合材料进行了对比分析。结果表明:斜向纱的存在对多层多向机织复合材料的拉伸破坏模式和断口形貌有较大影响,斜向纱一定程度上阻碍了裂纹和应变沿承载方向扩展,0°方向拉伸试样断口处经纱层内经纱全部断裂,90°方向拉伸试样断口处纬纱层内纬纱全部断裂,2个方向的拉伸试样斜向纱层中均存在部分斜向纱纤维未断裂,拉伸试样非完全断裂。