2.5D芳纶机织复合材料的拉伸性能研究

2.5D机织复合材料凭借其特有的优点和相对成熟的技术受到各领域的关注。然而,这种材料现有的力学性能数据较少,且集中在耐高温和耐烧蚀材料上,影响了其可靠性的评估。对4种结构的2.5D芳纶机织复合材料进行经向和纬向拉伸性能研究,分析结构和拉伸性能的关系。试验结果表明:伸直状态的衬经纱对经向拉伸性能具有较大的贡献;伸直状态的衬纬纱对纬向拉伸性能具有较大的贡献;纬密增加会增大接结经纱的弯曲程度,从而降低经向拉伸性能。     

锯齿形三维机织间隔复合材料的弯曲性能

为解决层合间隔复合材料易开裂和整体性差的问题,采用绿色环保的玄武岩低捻长丝作为经、纬纱,合理设计经向截面图和组织图,并在普通织机上织造3种不同间隔高度的锯齿形三维机织间隔织物。以所织得的锯齿形三维机织间隔织物作为增强材料,环氧乙烯基树脂作为基体,利用真空辅助成型工艺,制备锯齿形三维机织间隔复合材料,同时对三维机织间隔复合材料进行三点弯曲性能测试,得到弯曲载荷-位移曲线、能量吸收图和破坏模式。结果表明:复合材料的纬向是主要承力方向;组织循环个数越多的材料表现出更好的弯曲性能;在一定间隔高度范围内,间隔高度越高的锯齿形三维机织间隔织物承受的弯曲载荷和吸收的能量也越高;锯齿形三维机织间隔复合材料的破坏模式是材料上表层受压,下表层受拉,而连接层受压;在作用力下材料只是出现明显的变形,但并未出现材料整体的破坏。     

玄武岩纤维机织针织复合织物增强复合材料的弯曲性能

根据新型的机织针织复合织物的结构特点,分别选用不同线密度的高强高模玄武岩纤维作为经纱、纬纱和针织纱编织这种织物,以其作为增强体,采用VARTM工艺制作了玄武岩纤维/乙烯复合材料。为提供该新型织物增强复合材料的应用依据,测试了复合材料的横向、纵向和斜向弯曲性能,并对各个方向的弯曲载荷-挠度特征曲线及其弯曲断裂形态进行了分析。研究结果表明：这种复合材料具有较好的轴向弯曲性能,横向和纵向的弯曲性能均优于斜向,其弯曲断裂都表现一定的塑性,弯曲能量基本相近。     

三维机织角连锁织物复合材料的加工与弯曲性能测试

文章利用多臂小样织机以玻璃纤维和芳纶为原料织造三维角连锁织物,并采用真空辅助成型法和手工成型法加工复合材料。对成型的复合材料进行弯曲性能测试,通过测试数据分析表明：织物组织结构、树脂浸透程度以及加工方法都会影响复合材料的弯曲性能。     

三维机织复合材料的弯曲疲劳性能

在材料测试系统MTS上,采用三点弯曲加载方式对超厚三维正交机织复合材料(玻璃纤维/不饱和聚酯)分别进行静态及疲劳试验,对该材料的疲劳性能进行探索和预测。结果表明,材料的疲劳衰变主要分为3个阶段:产生小裂纹的初始阶段;损伤累积扩张阶段;材料刚度加速退化,疲劳破坏阶段。材料中纤维的体积含量不仅对其静态力学性能影响很大,对弯曲疲劳性能同样起到决定性作用。通过对弯曲疲劳加载后的剩余模量进行理论分析,验证了理论分析和实验数据之间的一致性,为实际预测复合材料剩余模量提供了依据。     

不同结构厚截面三维机织碳纤维复合材料的弯曲性能对比

为准确分析不同结构厚截面复合材料不同方向上的弯曲性能差异,通过设计织造三向正交、浅交直联、浅交弯联3种典型机织结构的厚截面碳纤维三维机织物,并采用真空辅助树脂成型工艺制备了近似纤维体积含量的碳纤维复合材料板,对其进行了XYZ方向的弯曲实验。结果表明:三向正交结构由于内部纤维束近似平直,碳纤维束自身性能得到最大利用,对应复合材料经向弯曲强度最好;浅交直联结构复合材料的Z经和Z纬弯曲强度累加值最大,其厚度截面上的综合弯曲性能最好,且其他各方向的弯曲强度较为均衡;浅交弯联结构内部纱线交织摩擦损伤严重,且经纱屈曲程度最大,对应复合材料经纬向弯曲性能均为最差。     

三维夹芯复合材料冲击损伤后弯曲性能研究

采用手糊成型工艺将环氧树脂与三维机织夹芯织物及玻纤平纹织物复合,制成三维夹芯复合材料,并采用不同的冲击高度对其进行低速冲击试验。利用Instron 5969H型万能材料试验机对经过低速冲击试验的三维夹芯复合材料的弯曲性能进行测试,分析冲击高度对三维夹芯复合材料弯曲性能的影响。结果表明:同种三维夹芯复合材料的弯曲性能与冲击高度呈负相关;相同冲击高度下,同种三维夹芯复合材料的经向剩余弯曲强度明显低于其纬向剩余弯曲强度。     

2.5D角联锁芳纶机织复合材料的压缩性能研究

探讨2.5D角联锁芳纶机织复合材料的压缩性能。测试了4种结构的2.5D角联锁芳纶机织复合材料的经向压缩强度和压缩模量及纬向压缩强度和压缩模量,分析了其结构与压缩性能间的关系。试验结果表明:伸直状态的衬经纱对2.5D角联锁芳纶机织复合材料的经向压缩性能有较大贡献;伸直状态的衬纬纱对2.5D角联锁芳纶机织复合材料的纬向压缩性能有较大贡献。认为应根据实际应用环境所需要的压缩强度和压缩模量来设计2.5D角联锁芳纶机织复合材料的结构。     

预定型弯曲柱纱三维机织间隔复合材料的压缩性能

为探究柱纱弯曲程度对三维机织间隔复合材料(3DWSC)压缩稳定性的影响,采用手糊成型工艺将环氧树脂与三维机织间隔织物进行复合,并在其固化成型前对材料进行压缩预定型,制备了4种不同厚度即4种柱纱弯曲程度的三维机织间隔复合材料。探究了柱纱弯曲程度对3DWSC平压性能、平压破坏模式及疲劳性能的影响。结果表明,随着柱纱弯曲程度的增大,3DWSC的平压强度先降低后提升,柱纱的破坏模式由脆性断裂和失稳逐渐转变为屈服破坏,3DWSC的疲劳性能下降。     

蜂窝状三维整体机织复合材料的弯曲性能及其有限元模拟

为解决蜂窝状复合材料在黏合压制过程中整体性差的问题,经合理设计在普通织机上织造截面为三角形的蜂窝状三维机织物,并采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺将蜂窝状三维机织物制备成复合材料。通过实验和Abaqus有限元模拟的方法,对比分析材料在不同加载速度下的载荷位移曲线、最大载荷速度曲线、最大吸能及破坏模式。结果表明,实验方法和有限元模拟得到的结果具有很好的统一性。使用模型可预测截面为三角形蜂窝状三维机织复合材料的力学性能,为高冲击损伤容限的蜂窝状三维机织复合材料优化设计提供理论参考。     

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。     

单向复合材料弯曲疲劳性能

通过三点弯疲劳试验和剩余剪切强度试验，论证单向纤维对树脂基体的增强作用，讨论玻璃纤维／环氧树脂单向板、环氧树脂浇铸体剩余剪切强度与循环加载次数之间的关系。     

三维机织热塑复合材料的弯曲性能测试与分析

对三维机织热塑复合材料的弯曲性能进行了测试和分析。研究结果表明,三维机织热塑复合材料预型件的结构(纱线的直径、三维机织物的结构)、预型件的预拉伸工艺(经纱和接结经的伸直程度)、复合成型工艺(成型压力)都对复合材料的弯曲性能有一定的影响。     

环氧泡沫填充间隔织物复合材料的弯曲性能

为了获得一种轻质、高强且整体性良好的泡沫夹芯复合材料,并探究泡沫填充对中空复合材料弯曲性能的影响,将环氧泡沫填充至玻璃纤维间隔织物/环氧树脂复合材料中制备出一种泡沫夹芯复合材料,并对泡沫填充前后的复合材料的弯曲性能进行了测试。实验结果显示,泡沫夹芯复合材料的弯曲刚度可达14.92×10⁶ N·mm²,其经向抗弯刚度提高了66.93%,纬向提高了106.08%。由此可知,环氧泡沫的存在可以明显地提高材料的抗弯性能。为揭示环氧泡沫在复合材料弯曲性能中的作用机理,结合显微镜图对泡沫填充前后复合材料的弯曲破坏模式进行了分析。结果表明,环氧泡沫在夹芯复合材料中不仅能起到传递载荷的作用,还能与柱纱发挥协同支撑作用,并能通过变形和破裂来吸收载荷和能量,致使复合材料抗弯性能显著提高。     

玻纤/芳纶针织物夹芯复合材料的制备与弯曲性能研究

以满针罗纹、双反面及纬平针芳纶针织物为芯层,以单向玻璃纤维织物为外层制备层合结构的增强体,以环氧树脂和固化剂混合胶液为基体,基于真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)成功制备出玻纤/芳纶针织物夹芯复合材料试样.研究了3种玻纤/芳纶针织物夹芯复合材料试样的弯曲性能.结果 表明:针织物的结构对复合材料的弯曲性能有重要影响,提高针织物受力方向上纱线的数量和强度均可增强复合材料的弯曲性能.     

T字型三维机织物设计及其复合材料弯曲性能

为探究不同梁高的T 字型三维整体机织复合材料的弯曲力学性质,经合理设计,使用玄武岩长丝束在普通小样织机上,低成本织造3 种不同梁高的T 字型三维整体机织物,采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺,制备Ｔ 字型三维整体机织复合材料。用电子万能试验机测试,得到相应的载荷位移曲线和吸收能量位移曲线。由实验结果可知,梁越高的T 型三维整体机织复合材料所承受的载荷和吸收的能量也越高,且不同梁高的T 型三维整体机织复合材料也表现出不同的弯曲破坏模式。该研究结果表明,梁高对T 字型三维整体机织复合材料的弯曲载荷、吸能和破坏模式影响显著。     

三维机织复合材料的结构与材料力学性能的关系

介绍了开发三维机织增强复合材料的目的，主要阐述了复合材料的预型件结构及其与力学性能(纵向拉伸弹性模量)之间的关系。     

三维机织复合材料的结构与材料力学性能的关系

介绍了开发三维机织增强复合材料的目的 ,主要阐述了复合材料的预型件结构及其与力学性能 (纵向拉伸弹性模量 )之间的关系     

三维机织角联锁SiCf/SiC复合材料弯曲性能及损伤机制

为解决陶瓷基复合材料在服役环境中由于弯曲而导致失效的问题,从理论上分析了经向和纬向弯曲过程中复合材料弯曲受力与内部纤维之间的相互作用机制。以SiC_f/SiC复合材料为例,利用微计算机断层扫描技术获得其内部纤维结构和孔隙等三维图像;并在此基础上,分别对三维机织角联锁SiC_f/SiC复合材料经向和纬向进行弯曲性能测试,从细观、微观尺度分析弯曲损伤机制。结果表明:三维机织角联锁SiC_f/SiC复合材料的纬向和经向性能明显不同,且纬向试样的弯曲强度大于经向试样;SiC_f/SiC复合材料的弯曲损伤模式复杂,经向试样裂纹主要沿着经纱与纬纱接触点扩展,而纬向试样裂纹主要在纬纱束之间产生,并最终导致弯曲破坏。     

机织间隔织物增强聚氨酯泡沫复合材料的吸声性能

为进一步改善机织间隔织物增强聚氨酯泡沫复合材料的吸声性能，以不同质量分数的竹粉为填料加入间隔织物增强聚氨酯泡沫中，进行吸声性能测试并优化设计，研究了复合材料的空腔厚度、穿孔率以及二者相结合对吸声性能的影响。结果表明：在复合材料中加入竹粉质量分数为0.5%的吸声性能最好；空腔厚度越大，吸声峰值越向低频方向移动，且吸声频带越来越窄；穿孔率越大，吸声峰值越大，吸声峰值随穿孔率增加整体向高频方向移动，吸声频带越来越宽；穿孔率越大，达到吸收峰值所需的空腔越小，空腔厚度越大，所需穿孔率越小，穿孔与空腔相结合可以改善复合材料吸声效果。