多層多向三維機(jī)織物細(xì)觀結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、立體織物是高性能復(fù)合材料的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)相，對(duì)材料的最終力學(xué)性能起著十分重要的作用。傳統(tǒng)的三向正交織物由相互垂直取向的三種紗線交織而成，以其為增強(qiáng)結(jié)構(gòu)相的復(fù)合材料在X、Y、Z三個(gè)主方向具有優(yōu)異的性能，但其抵抗剪切變形能力較差。為改善三向正交織物增強(qiáng)復(fù)合材料的抗剪切和扭轉(zhuǎn)性能，本文設(shè)計(jì)并且織造了一種能夠提高材料抗剪切性能的新型立體織物結(jié)構(gòu)——多層多向三維機(jī)織物，并采用細(xì)觀分析方法研究了織物的交織結(jié)構(gòu)，采用實(shí)驗(yàn)方法對(duì)比分析了復(fù)合材料的面內(nèi)剪切性能

2、。
　　本文采用置換法織造了6種碳纖維多層多向三維機(jī)織物。多層多向三維機(jī)織物面內(nèi)由0°、90°和±45°的紗線組成，內(nèi)部紗線平行順直，并通過(guò)貫穿厚度的Z向紗線捆綁成為一個(gè)整體。利用顯微鏡觀測(cè)了經(jīng)紗、緯紗和Z向紗的截面形態(tài)，在實(shí)際紗束走向的基礎(chǔ)上建立了織物的單胞幾何模型，利用此模型計(jì)算織物的纖維體積含量，并與稱重法得到的纖維體積含量進(jìn)行了對(duì)比，分析了產(chǎn)生誤差的原因。
　　面內(nèi)剪切性能是復(fù)合材料一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)。本文采用AST

3、M7078V型缺口軌道面內(nèi)剪切性能測(cè)試方法，研究了多層多向三維機(jī)織復(fù)合材料和層合復(fù)合材料的面內(nèi)剪切性能及其斷裂機(jī)理，結(jié)果表明由于Z向紗的引入，多層多向三維機(jī)織復(fù)合材料最大應(yīng)力載荷比層合復(fù)合材料高出37.26％，剪切模量高出31.56％，這主要是由于在材料受到應(yīng)力作用的過(guò)程中，Z向紗起到了抑制裂紋的形成或擴(kuò)展的作用，為提高其抗剪切性能做出貢獻(xiàn)。多層多向三維機(jī)織物與層合復(fù)合材料均表現(xiàn)為韌性斷裂，剪切應(yīng)力—應(yīng)變曲線主要分為兩個(gè)階段，初始階段存