三維編織復(fù)合材料T型梁細(xì)觀結(jié)構(gòu)及彎曲性能研究.pdf

1、獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得丞洼王些太堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：芻中窺簽字同期：ⅥIs年月17FI學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解丞洼王些太堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論

2、文的規(guī)定。特授權(quán)丞洼王些太堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明)學(xué)位論文作者簽名：螂簽字R期：y晦年3月l≯同導(dǎo)師簽名：甬、毅簽字日期：≥僻弓月1日摘要三維整體編織技術(shù)與RTM結(jié)合制備的三維編織異型截面復(fù)合材料，具有比強(qiáng)度高，比模量大，疲勞耐久性能好，材料性能設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)

3、點(diǎn)。同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件無需后加工的整體制造，在航空航天結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中己得到越來越多的應(yīng)用。三維編織預(yù)制體中纖維束在空間多個(gè)方向取向延伸并相互交叉交織，其增強(qiáng)成型的復(fù)合材料構(gòu)件整體性好，除克服了層合復(fù)合材料易分層的缺陷外，還具有比傳統(tǒng)復(fù)合材料更加優(yōu)良的力學(xué)性能。目前，三維編織C、T和工型梁等復(fù)合材料構(gòu)件在飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上得到了應(yīng)用，隨著質(zhì)量和生產(chǎn)效率的提高，三維編織復(fù)合材料在未來的飛機(jī)制造方面具有很大應(yīng)用潛力。本課題以碳／環(huán)氧三維五向編織

4、復(fù)合材料T型梁為對(duì)象，基于1l三維編織技術(shù)，通過設(shè)計(jì)局部軸紗增粗法和整體多步法兩種編織工藝近凈尺寸成型了三維五向T型梁預(yù)制體，設(shè)計(jì)金屬對(duì)模，采用RTM工藝制備了腹板與肋板交接處帶倒角的復(fù)合材料T型梁構(gòu)件和無倒角的復(fù)合材料構(gòu)件。首先，通過對(duì)三維編織復(fù)合材料T型梁細(xì)觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀測，建立了倒角區(qū)細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征，分析了倒角區(qū)各系統(tǒng)紗線交織結(jié)構(gòu)、擠壓狀態(tài)、截面形狀。研究發(fā)現(xiàn)，兩種仿形編織工藝方法都可以一次編織成型T型梁倒角區(qū)，倒角區(qū)纖維與樹脂結(jié)

5、合完好，無富樹脂等疵點(diǎn)。對(duì)于局部軸紗增粗法，倒角區(qū)軸紗增粗可以無損傷地實(shí)現(xiàn)倒角區(qū)纖維束的微量增加填充，適合于小倒角制件。對(duì)于整體多步法，編織紗相互交錯(cuò)交織成與倒角半徑相等的正方形，結(jié)合RTM過程中模具擠壓成型倒角，該方法適合于大倒角制件。根據(jù)工程實(shí)際要求比例，重新設(shè)計(jì)三維編織復(fù)合材料T型梁的編織工藝參數(shù)。設(shè)計(jì)并制作了三點(diǎn)彎曲測試夾具，實(shí)施了準(zhǔn)靜態(tài)三點(diǎn)彎曲性能測試，進(jìn)一步比較不同編織工藝下不同的細(xì)觀結(jié)構(gòu)對(duì)碳／環(huán)氧三維五向編織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料T

6、型梁彎曲性能的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)帶倒角復(fù)合材料T型梁較無倒角T型梁彎曲強(qiáng)度和模量高，說明倒角的存在有效提高了T型梁彎曲性能。局部軸紗增粗法復(fù)合材料T型梁的彎曲強(qiáng)度和模量高于整體多步法T型梁。課題緊跟實(shí)際工程應(yīng)用，針對(duì)三維編織復(fù)合材料T型梁腹板和肋板間倒角處應(yīng)力集中破壞的工程缺陷問題，系統(tǒng)研究了近凈體仿形編織方法為三維編織復(fù)合材料異型截面梁結(jié)構(gòu)提供參考。關(guān)糊：三維編織復(fù)合材料，T型梁，倒角區(qū)，局部軸紗增粗法，整體多步法，仿形三維編織，三點(diǎn)彎曲