z向紗對三維正交復(fù)合材料細觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響.pdf

1、纖維增強復(fù)合材料具有比強度和比模量高、可設(shè)計性強、耐疲勞性好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療器械以及體育用品等各個領(lǐng)域。其中，三維正交織物作為纖維增強復(fù)合材料一種特殊類型的增強體，由伸直平行排列的x向紗、y向紗和z向紗三個系統(tǒng)纖維束垂直交織而成，保持了良好的織物整體性和穩(wěn)定性，因而，三維正交復(fù)合材料具有極高的面內(nèi)剛度和優(yōu)異的斷裂韌性。
　　 本文首先深入研究三維正交織物成形機理，提出了一種新型的三維正交織物的工藝方法—置換法，并

2、申請了國家技術(shù)發(fā)明專利。該方法制作工藝簡單，成本低，產(chǎn)品不受截面和厚度限制，成形的三維正交織物整體性好，z向紗在引入過程中對織物的面內(nèi)纖維幾乎是零損傷，織物厚度方向的性能優(yōu)異。
　　 基于置換法織物成形工藝，設(shè)計并織造了不同z向紗纖維體積含量的正交織物，從與z向紗相關(guān)的因素入手，選取了紗線細度、z向紗捆綁浮長及復(fù)合成型壓力三個因素，系統(tǒng)分析了它們對復(fù)合材料細觀結(jié)構(gòu)和與厚度方向力學(xué)性能的影響。復(fù)合材料細觀結(jié)構(gòu)方面，對三維正交復(fù)合材

3、料進行研磨拋光，在光學(xué)纖維鏡下觀測了各截面的細觀結(jié)構(gòu)，分析了各系統(tǒng)紗線的屈曲狀態(tài)，實驗觀測發(fā)現(xiàn)，各組試樣中xoy平面內(nèi)紗線的截面形狀基本為矩形，z向紗可以分為捆綁表層y向紗的半圓弧和在試樣內(nèi)部的垂直的直線段兩部分;z向紗粗細和捆綁浮長對細觀結(jié)構(gòu)中紗線形態(tài)影響較小，只是浮長變大，試樣內(nèi)部的富樹含量也增大;隨著復(fù)合成型厚度方向壓力的加大，z向紗在織物內(nèi)部的出現(xiàn)不同程度的傾斜，試樣中x、y向紗也出現(xiàn)比較明顯的屈曲，試樣整體的樹脂含量降低。復(fù)合