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三维编织复合材料弯曲性能的研究

作　者: 宋丙红
导　师: 刘丽芳；阎建华
学　校: 东华大学
专　业: 纺织材料与纺织品设计
关键词: 三维编织复合材料纤维体积含量弯曲胜能横向弯曲纵向弯曲
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

三维编织复合材料克服了传统复合材料层合板层间性能差、冲击韧性低和损伤容限低的缺点,同时还具有成本低和可设计性等优点,因而广泛应用于航空、航天、汽车等领域。对于三维编织力学性能的研究主要侧重于纵向(沿着编织方向)力学性能,而对于横向(垂直于编织方向)力学性能的研究较少。本文研究了三维编织条状复合材料弯曲性能及三维编织板状复合材料的纵向和横向弯曲力学性能。在三维五向单胞模型的基础上,研究了编织工艺参数之间的关系；并利用纤维束线密度、纤维密度和编织工艺参数(包括编织复合材料的宽度、厚度以及编织角)理论预测纤维体积含量,试验结果表明计算值与测试值吻合性较好。对于三维五向条状编织复合材料,研究发现其韧性随厚度增加而增大；对于不同宽度及厚度的三维五向复合材料,实验发现其弯曲模量及弯曲强度变化不大；将不同规格的(不同宽度、不同厚度)三维五向编织复合材料进行去边处理,处理后其弯曲力学性能仅略有降低,对部分试样来说甚至略有增加,分析认为轴纱的加入使得去边效应的影响大大降低。对不同编织结构(三维四向及三维五向)的编织板进行纵向和横向弯曲性能研究,实验所用的试样均是裁剪所得。测试结果表明,随着裁剪宽度的增加,弯曲性能提高,但1.5cm宽试样与2cm宽试样的弯曲性趋于稳定。对比分析44°左右的三维五向及三维四向复合材料的纵向和横向弯曲载荷-挠度曲线,发现纵向弯曲载荷-挠度曲线具有明显的线性特征,而横向的曲线具有明显的塑性特征,曲线十分圆滑。对编织角、体积分数基本相同的三维四向及三维五向编织复合材料,当编织角达到44°时,三维五向的纵向弯曲模量比三维四向高95%,纵向弯曲强度比三维四向高98.5%；而对于横向弯曲性能,三维五向复合材料的横向弯曲模量比三维四向稍有降低,仅下降了6.3%,因此,分析认为三维五向编织复合材料的力学性能要好于三维四向复合材料。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-10
第一章绪论  10-17
  1.1 引言  10
  1.2 三维编织复合材料  10-14
  1.3 三维编织复合材料的弯曲性能研究现状  14-16
  1.4 本课题的目的、意义及研究内容  16-17
第二章三维编织预制件的细观结构及复合材料制备  17-28
  2.1 三维四步法编织纱线的运动规律  17-18
  2.2 纱线运动轨迹的水平投影  18-20
  2.3 三维编织结构细观模型分析  20-23
  2.4 三维五向编织件纤维体积含量的预测  23-26
  2.5 复合材料的制备  26-27
  2.6 本章小结  27-28
第三章三维编织条状复合材料纵向弯曲性能研究  28-40
  3.1 实验目的及实验方案  28-29
  3.2 弯曲性能实验测试  29-31
  3.3 实验测试结果  31-33
  3.4 试验结果分析与讨论  33-38
  3.5 本章小结  38-40
第四章三维编织板复合材料纵向及横向弯曲性能研究  40-60
  4.1 实验目的及实验方案  40
  4.2 弯曲性能实验测试  40
  4.3 实验测试结果  40-46
  4.4 实验结果与讨论  46-58
  4.5 本章小结  58-60
第五章结论  60-61
参考文献  61-64
攻读学位期间发表论文情况  64-65
致谢  65

三维编织复合材料弯曲性能的研究

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