碳-芳綸纖維混雜三維編織復(fù)合材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、三維編織復(fù)合材料具有整體空間網(wǎng)狀的纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，完全克服了層合復(fù)合材料易分層、厚度方向強(qiáng)度低、損傷擴(kuò)展快等弱點(diǎn)，能夠顯著提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。此外，三維編織復(fù)合材料在制造復(fù)雜造型構(gòu)件方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)材料-結(jié)構(gòu)-性能的一體化設(shè)計(jì)。兩種以上纖維增強(qiáng)同一種基體的混雜纖維復(fù)合材料（簡(jiǎn)稱混雜復(fù)合材料）可以充分發(fā)揮組分材料和基體材料的性能，克服傳統(tǒng)復(fù)合材料的一些性能弱點(diǎn)，最大限度地滿足復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、性能設(shè)計(jì)?；祀s纖維復(fù)合材料擁有巨大的發(fā)展

2、應(yīng)用空間，正逐漸成為復(fù)合材料的重要研究方向之一。
　　將編織紗和軸向紗/六向紗分組采用不同的纖維進(jìn)行混編，可以充分利用三維編織技術(shù)靈活的可設(shè)計(jì)性，同時(shí)，避免了束內(nèi)合股混雜制備過程中額外產(chǎn)生的對(duì)纖維的損傷、束內(nèi)混雜均勻性不易控制等問題。本課題以碳/芳綸纖維混雜三維編織復(fù)合材料為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)制備了4種不同混雜結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，一方面，分析了混編三維五向和三維六向編織工藝對(duì)碳纖維和芳綸纖維拉伸性能的影響，以期優(yōu)化編織工藝過程，降低材料損

3、傷。另一方面，測(cè)試了編織紗選用碳纖維、軸紗/六向紗為芳綸纖維和編織紗選用芳綸纖維、軸紗/六向紗為碳纖維的混雜三維五向和六向編織復(fù)合材料的軸向拉伸和沖擊后壓縮（接近18J沖擊能量）性能，初步掌握碳/芳綸纖維混雜三維編織復(fù)合材料基本力學(xué)性能的混雜效應(yīng)。
　　三維編織成型前后纖維束的拉伸性能測(cè)試表明，編織工藝過程對(duì)編織紗的損傷較大，主要是因?yàn)榫幙椷^程中通過編織紗的不斷運(yùn)動(dòng)捆綁交織形成整體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，軸紗和六向紗幾乎不參與運(yùn)動(dòng)，對(duì)其性能影響

4、相對(duì)較小，且編織過程對(duì)碳纖維造成的損傷大于芳綸纖維，碳纖維的強(qiáng)度和模量高于芳綸纖維，呈現(xiàn)脆性破壞，而芳綸纖維的斷裂伸長(zhǎng)率明顯高于碳纖維，呈現(xiàn)典型的韌性破壞特征。
　　采用基于數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)(DIC)的ADAMS系統(tǒng)對(duì)碳/芳綸纖維混雜三維編織復(fù)合材料軸向拉伸性能的測(cè)試結(jié)果表明，混編方式和編織結(jié)構(gòu)是影響其軸向拉伸性能的重要因素，編織紗選用芳綸纖維、軸紗為碳纖維混編方式2的三維五向編織復(fù)合材料的軸向拉伸性能最好。
　　利用Ins