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。     

异制件用三维编织复合材料的拉伸性能

通过对具有不同减纱结构参数的三维编织复合材料试件做纵向拉伸实验,分析了该类材料的拉伸性能随编织工艺参数的变化规律以及材料的失效形式。结果表明,纤维体积含量相同时,减纱使复合材料的强度有所降低,初始模量变化不大;减纱点缺陷对复合材料拉伸性能影响较小,试件断裂断面位置具有随机性;如出现一段纱线空缺对性能影响较大,试件大都在减纱截面断裂;如必须减纱才能完成制件的外形尺寸,应使减纱点在整个制件内均匀分布,每个截面的减纱数量不超过总数的10%。     

三维编织复合材料的制造工艺和性能特点

三维整体编织复合材料克服了传统复合材料的分层现象,抗冲击性好,抗损伤能力强,综合力学性能优良,因而成为航空、航天及其他部门制造结构件的急需的理想材料。本文叙述三维编织复合材料的制作工艺和性能特点。     

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。     

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。     

热氧老化对三维四向编织碳/环氧复合材料压缩性能的影响

文章分别采用失重法、XPS分析法以及压缩性能测试,研究了三维四向编织碳/环氧复合材料以及环氧树脂浇注体在140℃下加速热老化168h、360h、720h、1200h以后的热氧老化规律和老化机理。结果表明:随着老化时间的延长,基体被氧化,发生了化学老化,单位面积失重和压缩强度保留率均随老化的进行而下降。     

纤维增强复合材料动态拉伸力学性能的研究进展

阐述了国内外对于纤维增强复合材料动态拉伸力学性能的研究进展,并介绍分离式压杆装置(Split HopkinsonPressureBar,SHPB)应用于冲击拉伸的实验原理,提出了进一步研究编织复合材料相关力 学性能的期望。     

三维机织多孔复合材料的横向冲击性能

为了解纺织结构复合材料的动态力学行为,更好地设计并应用纺织结构复合材料,对三维多重纬经角联锁织物复合材料的动、静态力学性能进行了测试。运用分离式Hopkinson压杆装置测试了不同速度（应变率）及准静态状态时材料的力学性能。结果表明：三维多重纬经角联锁织物复合材料是应变率敏感材料;随着冲击速度的不断提高,材料所能承受的载荷及吸收的能量增大;材料破坏时前面表现为压缩破坏形式,背面为拉伸破坏形式。     

二维编织包芯绳索的结构与拉伸性能

 针对空间网状可展开天线对高强高模绳索的需求,研制了二维编织包芯结构绳索。采用岛津万能试验机对不同编织工艺参数的试样进行了拉伸性能测试,分析了包芯绳索不同于其他结构绳索的拉伸断裂机制和破坏模式。结果表明：二维编织包芯结构绳索,外观均匀,结构稳定,纤维强力利用率高,可以满足绳索高强高模,低延伸率和轻质的要求;编织工艺参数对包芯绳索的强力和断裂伸长率影响较大,编织角大的编织纱对芯纱包缠紧密,芯纱纤维比例大的绳索可以发挥包芯结构的优势;试样在拉伸过程中,芯纱是主要的承力部分,编织纱对芯纱起到束缚和保护作用。     

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。     

二步法三维编织物仿真模型

为给二步法编织物的微观结构和相关力学性能分析提供基础模型,以二步法矩形三维编织物为例,在分析编织运动规律和纱线屈曲形态的基础上,将数学计算与图解法相结合,寻找编织物内交叉2根纱线间距离最小处.以压紧状态下交叉2根纱线相互接触却不相互干涉为条件,确定了编织物最小节长.以纱线在编织物内部呈直线、在编织物表面呈椭圆弧为中心路...     

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。     

三维间隔织物复合材料的制备及拉伸性能研究

介绍三维间隔织物复合材料的制备方法,并采用Instron 5969型万能材料试验机对三维间隔织物复合材料的拉伸性能进行测试,重点分析间隔高度、经纬向等结构参数对三维间隔织物复合材料拉伸性能的影响。结果表明:三维间隔织物复合材料拉伸性能随间隔高度的增加而下降;纬向拉伸性能优于经向。     

一种机织物增强柔性复合材料拉伸性能加载速度依赖性的试验研究

通过拉伸试验,研究加载速度在5～300 mm/min范围内机织物增强柔性复合材料的拉伸性能,对其在不同加载速度下的拉伸曲线以及各项拉伸性能指标随加载速度的变化趋势进行分析和讨论。试验结果表明:机织物增强柔性复合材料在各种加载速度下的拉伸曲线呈现明显的非线性,且其拉伸性能表现出明显的应变率依赖性;随着加载速度的提高,抗拉强度、拉伸弹性模量及屈服强度增加,断裂伸长率减小,而失稳应变的增加幅度较小。