碳/芳纶混编三维编织复合材料拉伸性能

为分析三维编织复合材料拉伸性能和失效机制,分别以碳纤维和芳纶纤维为轴纱和编织纱织造了三维五向、三维六向碳/芳纶混编复合材料。采用数字图像相关法采集试样在单轴拉伸过程中表面全场应变信息得到的泊松比。结果表明：三维编织复合材料泊松比受编织结构的影响较大,同种编织结构下,碳纤维为轴纱的复合材料基本保持了碳纤维三维编织复合材料的拉伸强度和模量,同时提高了断裂伸长率;芳纶纤维为轴纱的复合材料则显著提高了断裂伸长率,但拉伸强度和模量损失较为明显;同种混编方式下,三维五向编织复合材料的拉伸强度和拉伸模量较三维六向高,断裂伸长率无明显差异。编织纱分别为碳纤维和芳纶纤维的三维编织复合材料高应变区分别类似点阵分布和波浪线分布,三维五向和三维六向编织复合材料高应变区分别呈均匀分散分布和横向分布。     

三维编织复合材料准静态侵彻性能实验研究

本文研究不同厚度的三维编织芳纶 /环氧树脂复合材料在不同侵彻角下的准静态侵彻情况 ,分析准静态侵彻载荷—位移曲线及其破坏机理 ,比较不同厚度的三维编织复合材料在相同侵彻角下的位移—载荷曲线 ,和相同厚度的三维编织复合材料在不同侵彻角下的位移—载荷曲线 ,为深入研究三维编织复合材料的准静态侵彻性能和动态侵彻性能打下一些基础。     

三维编织复合材料动态冲击性能的数值模拟

介绍弹体冲击三维编织复合材料显式算法的原理、方法以及求解步骤,建立三维编织复合材料编织物增强体和树脂二相结构的三维模型,并考虑了纤维和树脂材料本构关系的非线性以及弹体和纤维、树脂接触的非线性。通过模拟计算得到弹体的剩余速度和实际测试速度基本相一致的结论,进而得到三维编织复合材料的吸能机制及弹体在三维编织复合材料中的偏移和所受接触力的变化情况。同时模拟出侵彻过程中弹靶的破坏特征,从而为设计轻型防护材料提供参考。     

三维编织复合材料中纤维束走向的研究

本采用计算机图像分析技术，重点对三维编织复合材料微观结构中纤维束的走向进行了研究，结果表明，在三维编织复合材料中纤维束呈直线状态，并计算了内部编织角与表面编织的关系式。     

三维管状编织复合材料的弯曲性能研究

以1 200 tex的E型玻璃纤维为原料,采用3DB-J100-8型模块化组合三维编织平台制备三维四向、三维五向管状编织物;以E51环氧树脂、H023聚醚胺组成树脂基体,与上述编织物复合制成三维管状编织复合材料;利用Instron 3385H型万能材料试验机测试并观察材料的弯曲性能,研究编织结构、编织角等结构参数对三维管状编织复合材料弯曲性能的影响规律。结果表明:三维管状编织复合材料破坏特性均表现为明显的脆性破坏;三维五向管状编织复合材料的抗弯性能明显好于三维四向管状编织复合材料;三维管状编织复合材料的弯曲性能均随编织角的增大而增加。     

三维全五向编织复合材料的压缩性能

以无碱玻璃纤维为原料,采用四步法1×1编织工艺在全自动模块组合式编织平台上制备三维五向及全五向编织物;以E51环氧树脂、70#固化剂(四氢邻苯二甲酸酐)为树脂基体,与编织物复合制备三维五向及全五向编织复合材料;并利用Instron万能材料试验机对比测试上述编织复合材料的压缩性能,研究轴纱、编织角、纤维体积分数等结构参数对材料压缩性能的影响。结果表明,编织复合材料的压缩性能随着编织角的增大而降低,随着轴纱、纤维体积分数的增大而提高;三维全五向编织复合材料的压缩性能明显好于三维五向编织复合材料。     

三维整体编织热塑性复合材料的研究

采用三维整体编织技术，将增强纤维与基体纤维混合编织成预制件，然后加压，加热成型，建立了制造这种热塑性复合材料的新方法，并研究了不同增强纤维含量对其拉伸性能的影响。     

三维编织复合材料结构性能分析

对四步法矩形截面三维编织结构进行了理论分析 ,得出 12× 6型编织物中纱线的运动规律。并讨论了三维编织结构的单元体模型。     

三维编织复合材料弯曲性能研究进展

总结三维编织复合材料弯曲性能测试的主要方法,从理论预测与试验研究两方面介绍三维编织复合材料弯曲性能的研究成果,比较不同预测方法的优缺点,探讨当前工作存在的问题,并对今后的研究趋势进行了展望。     

针织纬编结构复合材料抗冲击性能的研究

对针织纬编横向加固与不加固结构单层复合材料的抗冲击性能进行了探索和研究，用非弹性能量曲线进行了分析和比较。结果表明，纬编结构横向嵌入加固纱线以提高其抗冲击性能是可行的。     

三维四向编织复合材料刚度的细观力学设计

为了实现工程应用中三维编织复合材料的灵活设计,合理优化纤维束结构参数使得三维编织复合材料宏观刚度达到要求。基于非连续介质力学方法建立桁架结构单胞模型,采用有限元法预估复合材料的有效弹性模量,以材料质量最轻和刚度要求为目标,选用遗传算法优化细观结构参数。对纱线线密度和编织节距长度的优化结果验证,实验表明,桁架单胞模型结合遗传算法可以为满足弹性性能要求的三维编织复合材料快速地找到最优的细观结构参数。     

玻璃纤维三维机织物增强复合材料棒材的研制与其拉伸性能研究

以玻璃纤维为原料 ,在普通平面织机上试织成功了不同纤维体积比的圆形截面三维机织物 ,并采用手糊成型工艺 ,用 61 0 1环氧树脂和 65 0聚酰胺树脂体系做基体 ,制得了圆形截面三维机织物增强复合材料棒材 ,并对制得的复合材料棒材的拉伸性能进行了测试与分析     

开孔三维编织复合材料的压缩性能

为研究机械开孔对三维编织复合材料压缩性能的影响,测试了2种三维编织复合材料试验件的压缩性能。1种为基本编织(100%编织纱)结构,另1种为含有编织纱/轴向纱(58/42)的结构,试验件编织角约为±12°。根据相关标准要求,分别进行有开孔和无开孔的复合材料试验件准静态压缩试验,并与层合板的压缩性能进行对比。研究结果表明:2种三维编织结构无缺陷材料的压缩强度较为接近,但引入开孔后,无增强纱结构可保留更高比列的压缩强度;引入开孔后,2种三维编织复合材料保留的压缩强度均高于层合板;在失效形式上,2种三维编织复合材料的宏观失效形式较为相似,均为剪切失效,表现出横向断裂且无分层现象。     

三维编织复合材料拉伸与弯曲声发射特征分析

论述了声发射技术在三维编织复合材料拉伸和弯曲过程中的应用以及试验方法,描述了三维编织复合材料拉伸与弯曲过程中声发射的特征。拉伸试验结果表明:编织角小的试件,其应力应变曲线基本为直线,损伤为脆性特征;编织角大的试件,应力应变曲线表现出双线性,各自呈现出脆性破坏特征。弯曲试验表明:小编织角复合材料的载荷挠度曲线保持线性关系;大编织角复合材料的载荷挠度曲线是非线性关系。     

A review on the mechanical performance and fatigue behavior of 3-D angle-interlock woven composites

The 3-D textile structural composites (3DTSC) have attracted the special attention because of their excellent structural stability, higher fracture tolerance, and delamination resistance capability owing to the existence of fibers along the thickness direction. As one type of the 3DTSC, the 3-D angle-interlock woven composite (3DAWC) has attracted increasing attention in structural engineering applications owing to its special mechanical performance. In this review, the research progress on the mechanical performance of the 3DAWC undergoing the tension, compression, and impact loading conditions has been summarized. Furthermore, the research development on the fatigue behavior of the 2-D textile structural composites and the 3DTSC, as well as the comparisons of the fatigue-resistance performance between the different types of textile structural composites have been introduced. In addition, the progress, key issues, and future trend on the fatigue damage behavior of the 3DAWC are also given in this review.     

不同长度的三维四向编织复合材料T型梁模态性能研究

文章分别用实验和有限元模拟方法研究了碳纤维三维四向编织复合材料T型梁的模态性能,分析了悬臂梁自由端长度的变化对其固有频率的影响以及固有频率与阻尼性能的关系,并对比了实验和有限元模拟固有频率。结果表明:三维四向编织复合材料T型梁的固有频率随着其自由端长度的增加而降低;其固有频率和其阻尼性能没有明显的相关关系;模拟结果与实验结果相一致。     

三维四向和五向编织复合材料冲击断裂行为的多尺度模拟

为对三维编织复合材料的结构特性进行模拟预测分析,采用一种多尺度和细观结构结合的方法,建立三维编织复合材料的等效拼接组合模型,进一步揭示编织复合材料在微观结构水平下的冲击损伤演化、裂纹扩展和能量吸收。设计制备三维四向和三维五向2种编织结构的碳/环氧树脂三维编织复合材料,根据编织参数建立等效拼接组合模型;通过落锤式冲击试验仪结合高速摄影系统记录2种编织复合材料在低速冲击下的断裂行为,与等效拼接组合模型在有限元数值模拟结果相对比,验证等效拼接组合模型的有效性。模拟结果表明,相同的体积分数下轴纱表现出最高的能量吸收,由于轴纱的存在,三维五向编织复合材料的抗裂性和裂纹扩展性优于三维四向编织复合材料。     

三维编织复合材料低速冲击试验与分析

针对三维编织复合材料在制造、使用和维护过程中受到外来物体的低速冲击而造成结构损伤和承载能力下降的问题,使用Instron Dynatup 9250HV冲击试验机对高强玻璃纤维增强环氧树脂基三维四向、三维五向和三维六向编织结构复合材料试样的抗冲击性能进行研究,建立编织结构和冲击性能之间的联系。试验结果表明：不同编织结构对冲击响应不同。与四向和五向编织结构材料相比,三维六向编织结构复合材料发生主要损伤时所需的冲击载荷和冲击能量较大,主要损伤持续时间最短,吸收的能量最少。未穿透情况下,三维编织复合材料低速冲击的主要失效模式有基体开裂和纤维断裂。