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。     

碳化硅-超高分子量聚乙烯纤维增强树脂基复合材料复合装甲板的抗穿甲弹侵彻性能及其损伤机制

以碳化硅陶瓷(SiC)作为面板材料,超高分子量聚乙烯纤维增强水性聚氨酯树脂基复合材料层压板(UHMWPE/WPU)作为背板材料,通过真空袋膜压工艺制备SiC-UHMWPE/WPU复合装甲板。基于弹道冲击试验研究复合装甲板的结构参数对其抗穿甲弹侵彻性能的影响,采用X射线计算机断层扫描(X-ray computed tomography,CT)技术,研究复合装甲板在53式7.62 mm穿甲弹以弹速为(808(-8)⁺⁷)m/s进行多发弹道侵彻下的损伤模式。研究结果表明：SiC-UHMWPE/WPU复合装甲板的抗多发弹道侵彻能力随着UHMWPE/WPU厚度或SiC厚度的降低而逐渐下降,10 mm厚SiC+13 mm厚UHMWPE/WPU是试验中抗53式7.62 mm穿甲弹多发弹道侵彻的最佳工程应用结构;UHMWPE/WPU面密度的减少不仅影响UHMWPE/WPU的防护效率,其还通过降低对陶瓷面板的支撑作用,间接影响陶瓷的防护效率;弹道侵彻后的复合装甲板的损伤模式包括SiC碎裂、SiC与UHMWPE/WPU的界面破坏及UHMWPE/WPU的绝热剪切破坏、拉伸变形和分层破坏...     

静电纺纳米纤维对复合材料层间增强增韧的研究进展

综述了当前国内外静电纺纳米纤维对复合材料层间增强增韧的研究现状,总结了静电纺纳米纤维作为层间改性材料的优势,讨论了纳米纤维对复合材料层间韧性、抗冲击性能以及限制裂纹扩展等方面的应用,并提出了下一步的研究工作重点。     

纺织复合材料低成本制造技术进展

纺织复合材料的高成本制造技术限制了其在航空领域的进一步应用。文章提出了低温固化、液体成型、辐射固化等几种低成本制造技术用以解决这个问题。     

三维编织隐层复合材料纵向模量的预测

在建立三维编织隐层复合材料代表性体积单元的基础上，通过改进经典层合板理论，推导出了复合材料的面内纵向模量预测公式。     

三维编织复合材料缝合连接设计及破坏机制

 针对三维编织复合材料的缝合连接设计问题,在研究制造工艺基础上,建立缝合连接的强度校核和参数设计公式,绘制连接部件的内力响应。对不同搭接长度和缝合密度的三维编织缝合连接复合材料试件进行拉伸试验,发现缝合连接接头主要发生3种形式的破坏:在搭接的一端或两端整体断裂;搭接缝合区分层断裂;缝合区中部分分层、部分整体断裂。机制分析表明,断裂模式主要受缝合参数的影响,也与内力分配和是否存在应力集中有关,实际应用中可以根据情况采用不同的连接形式。     

上浆剂对国产碳化硅纤维表面及其织造性能的影响

为研究添加不同含量的水性环氧上浆剂以及上浆剂含固量对碳化硅（SiC）纤维表面以及SiC纤维束织造性能的影响,对纤维束进行了二次表面上浆处理。测试了SiC纤维束的耐磨性、强伸性以及柔软性等适编性能。结果表明：与未二次上浆和由E-0、E-10、E-20上浆剂上浆的SiC纤维束相比,经E-15上浆剂上浆后的SiC 纤维束耐磨性能最好, 柔软性也较好;上浆剂的含固量对纤维表面形貌影响较大;用含固量为9%的E-15上浆剂上浆后的纤维表面浆膜更为完整光滑,同时SiC 纤维束的断裂强度较未二次上浆处理的提高了180%,说明此含固量为最适合的E-15上浆剂含固量。     

弹道防护用超高分子量聚乙烯纤维增强热塑性树脂基复合材料的拉伸力学行为

以弹道防护用超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)纤维增强热塑性树脂基复合材料作为研究对象,通过热压工艺制备单向正交结构的复合材料层压板。基于自主设计的拉伸试验装置,开展UHMWPE纤维增强热塑性树脂基复合材料在宏观尺度和准细观尺度上的面内拉伸试验,研究其面内拉伸力学性能及失效模式。研究结果显示：弹道防护用UHMWPE纤维增强热塑性树脂基复合材料在准细观尺度上的面内拉伸力学性能是其本征性能;随着偏轴角度的增加,拉伸断裂强度呈现指数型下降,这是由于失效模式由纤维的拉伸断裂破坏转变为纤维-树脂基体的界面破坏;此外,其在宏观尺度上的拉伸破坏强度比在准细观尺度上的拉伸断裂强度降低了50.52%,这是由于宏观尺度上的面内拉伸力学响应是其面内拉伸变形和层间分层破坏的耦合结果,即层压板的叠层效应。     

航空发动机复合材料叶片用3D机织预制体研究进展

三维机织复合材料（3DWCs）因其高比强度、低密度、低热膨胀系数和良好的成型性等优点受到越来越多的青睐,已经成功运用到飞机和汽车工程等领域。随着航空发动机研发力度的加大,3DWCs也在飞机发动机零部件上有所应用。综述了航空发动机复合材料叶片用三维机织预制体（3DWPs）的研究进展及现状;对比了异形高厚度3DWPs的几种织造方法;基于试验测试和仿真模拟,介绍了国内外3DWPs变形性能的研究进展;分析了3DWPs结构对其复合材料性能的影响;最后,展望了3DWPs的发展方向,为航空发动机复合材料叶片的发展提供了参考依据。     

三维编织玻璃/环氧复合材料梁的低速冲击和冲击后压缩性能研究

试验制备了三维编织四向结构、五向结构和六向结构的玻璃纤维预制件增强环氧树脂梁的复合材料试样,每种试样包含20°、30°和40°三个编织角度.研究了编织结构和编织角参数对复合材料低速冲击及冲击后压缩性能的影响,分析了损伤后的试样形貌及破坏情况.试验结果表明:编织参数对复合材料的损伤容限影响较显著;编织角相同时,五向结构具有较高的CAI强度,而六向结构则表现出较好的冲击韧性;编织结构相同时,30°编织角试样的抗冲击性能较好;同时,冲击后压缩试样表现出脆性断裂特征.