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一、课题以三维机织物中常用的衬经2.5D结构织物为例,通过碳纤维织物 在金属对模中的压缩测试,获得织物厚度一应力和纤维体积含量一应力之间 的关系。采用碳纤维多层平纹织物的厚度方向压缩模型进行了初步预测, 修正后用于衬经2.5D织物。 二、制得不同厚度碳/环氧衬经2.5D复合材料,借助纱线段局部屈曲角的 分布统计分析三维机织物在压缩过程中细观结构的变化,了解压缩对织物 细观结构的影响。 三、对不同厚度复合材料进行经向弯曲测试,获得不同压缩压实情况下复 合材料的经向弯曲性能和失效行为,分析压缩复合材料经向弯曲性能的影 响。
万方数据 摘要 三维机织复合材料以其比强度高、比模量高、可设计性强、大面积整体成型等特点,
被应用于航空航天、船舶、汽车、军事等领域。三维机织物结合RTM技术是闭模成型工
艺制备近净体树脂基复合材料的重要方法,对模压实和真空辅助是保证复合材料质量必
不可少的、至关重要的工艺措施。四周封闭模腔内干态织物在厚度方向压缩应力作用下,
纤维束及单丝发生滑移,织物内部孔隙减小,这不仅影响树脂在织物中的流动性和浸润
性,而且一定程度上决定了复合材料的厚度、纤维体积含量、细观结构和力学性能。 课题以三维机织物中常用的衬经层层角联锁 简称:衬经2.5D 结构织物为例,
通过碳纤维织物在金属对模中的厚度方向压缩性能测试,研究了衬经2.5D织物压缩压
实特性,获得织物厚度一压缩应力和织物纤维体积含量一压缩应力关系。基于厚度相当的
多层碳纤维平纹织物压缩模型预测了织物厚度一压缩应力关系,结果对比发现,厚度为
应力小于3MPa时,可采用经验指数为3的多层平纹织物压缩模型近似衬经2.5D织物厚
度一压缩应力关系。由衬经2.5D织物纤维体积含量一压缩应力曲线测试结果得出,随压
缩应力的增加,织物的纤维体积含量增加,但增幅呈逐渐减小趋势。 以金属对模中织物厚度变化体现织物承受压缩应力变化,对应0.05、o.61、2.88
3.63mm的碳/环氧衬经2.5D复合材料板,剖切、打磨后观测细观结构,引用纱线段局
部屈曲角分布定量分析经向和纬向截面上经纱、衬经纱和纬纱的屈曲状态变化,结果表 明,衬经2.5D机织复合材料中经纱的屈曲程度最高,随压缩应力的增加,经纱屈曲程
度降低,当压缩应力超过一定范围 2.88MPa 时,经纱屈曲程度反而增加;衬经2.5D
机织复合材料中衬经纱和纬纱呈基本伸直状态,当压缩应力超过一定范围 2.88MPa 时,衬经纱屈曲程度增加,纬纱伸直度增加。 对四种厚度碳/环氧衬经2.5D复合材料进行经向弯曲性能实验,发现随压缩应力增
加,复合材料纤维体积含量增加,经向弯曲强度呈现先增大后减小的趋势,研究表明局
部屈曲角为0-5。衬经纱段比例越高,材料弯曲性能越好。综上,当压缩应力介于
的经向弯曲性能较高。
关键诃:三维机织物;衬经2.5D;压缩压实;厚度一压缩应力曲线;局部屈曲角;弯曲
性能
万方数据 ABSTRACT 3Dwoven havebeen usedin composites widely their fields,for modulus,flexibledesignability
military hi曲specifics仃ength,highspecific
andoverall 3DwovenfabricswithRTM WaSthe moldingcharacteristics.Combining process methodto nearnet ofresinmatrix
important produce molding composites,thecompaction
andvacuumwereessential facilitiestoensurethe of the processing qualitycomposites.When fabricwasunderthe inthicknessdirectionintheclosed of mold,the
dry pressure slip not influencethe andfibercausedtheinternal did reduced,whichonly
yams porosity and ofresininthe toacertain the thickness, wettability fabric,and extent,determine
liquidity
fibervolume andmechanicalofthe content,microstructurepropertiescomposites. commonused to withstuffer T
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