三維整體空芯機(jī)織物結(jié)構(gòu)及其復(fù)合材料剛性的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,三維整體空芯機(jī)織物復(fù)合材料具有的輕質(zhì)、高強(qiáng)、高模量、可設(shè)計(jì)等綜合性能特點(diǎn)越來(lái)越受到人類的青睞,逐漸成為復(fù)合材料的發(fā)展重點(diǎn)。該材料克服了傳統(tǒng)夾層復(fù)合材料抗剪切性能差,易分層,不耐沖擊等弱點(diǎn)。三維整體空芯機(jī)織物復(fù)合材料可以使用在航天、海洋船舶、汽車等工業(yè)的高級(jí)工程機(jī)構(gòu)上。本課題研究了三維整體空芯機(jī)織物復(fù)合材料的增強(qiáng)材料的選擇、空芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、預(yù)成型件的織造和預(yù)成型件成型工藝,并重點(diǎn)研究了三維整體空芯織機(jī)物復(fù)合材料的拉伸和

2、彎曲剛度。本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
　　 (1)通過(guò)分析增強(qiáng)纖維紗線原料性能,選用碳纖維、高強(qiáng)聚乙烯纖維、工業(yè)滌綸纖維為三維整體空芯機(jī)織物復(fù)合材料的增強(qiáng)材料。為了預(yù)成型件的可織造性,分析正交結(jié)構(gòu)、準(zhǔn)正交結(jié)構(gòu)、角連鎖結(jié)構(gòu)和開(kāi)放式結(jié)構(gòu)等四種典型3D機(jī)織結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并采用正交結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)單位元素設(shè)計(jì)幾種不同三維整體機(jī)織物復(fù)合材料空芯結(jié)構(gòu)。
　　 (2)為了減少增強(qiáng)纖維原料在織造過(guò)程中不受損傷、起毛、打結(jié)等情況的出現(xiàn),同時(shí)為

3、了提高預(yù)成型件織造效率,利用3.33tex滌綸對(duì)增強(qiáng)纖維進(jìn)行包覆。在經(jīng)過(guò)改造的普通二維織機(jī)上成功織造了“六邊形”、“三角形”、“工”字形三種不同空芯結(jié)構(gòu)的三維整體空芯織機(jī)物復(fù)合材料預(yù)成型件。
　　 (3)以真空輔助成型工藝對(duì)所織造的成型件進(jìn)行固化成型。在整個(gè)固化體系中,樹(shù)脂:固化劑:促進(jìn)劑重量比設(shè)置為100:1:2、真空泵空壓機(jī)上壓力大小設(shè)置為-0.08MPa左右、固化時(shí)間為15-25min左右較為合理。
　　 (4)對(duì)

4、所制備的三維整體空芯機(jī)織物復(fù)合材料拉伸和彎曲性能測(cè)試,研究結(jié)果表明:空芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料板材的經(jīng)緯向差異較大,緯向性能要遠(yuǎn)好于經(jīng)向性能。主要是緯向的增強(qiáng)纖維的數(shù)量要遠(yuǎn)多于經(jīng)向,即緯向纖維的排列和比經(jīng)向更加密集,在外力作用時(shí),緯向受力更加均勻,沒(méi)有明顯的受力薄弱區(qū),導(dǎo)致緯向的拉伸和彎曲性能都要好于經(jīng)向。
　　 (5)對(duì)所制備的三維整體空芯機(jī)織物復(fù)合材料拉伸彎曲性能測(cè)試,研究結(jié)果表明:在比較相同增強(qiáng)纖維材料不同截面形狀的復(fù)合材料板材中,