芳綸三維機(jī)織物復(fù)合材料的制備與力學(xué)性能研究.pdf

1、三維機(jī)織物復(fù)合材料具有較高的整體性和仿形性，且三維機(jī)織物可以在普通設(shè)備和稍加改造的普通設(shè)備上生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，適于批量生產(chǎn)，因此三維機(jī)織物復(fù)合材料在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。但是，三維機(jī)織物結(jié)構(gòu)多樣而復(fù)雜，不同結(jié)構(gòu)的織物具有不同的力學(xué)性能，因此研究三維機(jī)織物的結(jié)構(gòu)與三維織物力學(xué)性能和三維織物復(fù)合材料力學(xué)性能的關(guān)系對(duì)三維機(jī)織物復(fù)合材料的發(fā)展具有重要意義。
　　本文使用日本帝人產(chǎn)的Twaron纖維，織制了具有相同層數(shù)的三維正交組織織物

2、、三維增強(qiáng)正交組織織物、三維角聯(lián)鎖組織織物、三維增強(qiáng)角聯(lián)鎖組織織物、三維多層平紋接結(jié)織物等，并對(duì)以上五種組織織物進(jìn)行了拉伸和彎曲試驗(yàn)，分析了織物組織結(jié)構(gòu)和織物結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)織物力學(xué)性能的影響；將三維正交織物、三維角聯(lián)鎖、三維多層接結(jié)織物與樹脂復(fù)合制成三維機(jī)織物復(fù)合材料，并分別對(duì)其進(jìn)行拉伸、彎曲試驗(yàn)，然后將結(jié)果與不同層數(shù)的層壓復(fù)合材料的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。
　　研究結(jié)果表明：三維機(jī)織物中受力方向紗線交織排列狀態(tài)、伸直狀態(tài)和密度決定了織物及

3、其復(fù)合材料的拉伸斷裂形式、拉伸斷裂強(qiáng)度及彎曲強(qiáng)度等，且一定紗線密度范圍內(nèi)，主受力紗線的伸直狀態(tài)對(duì)拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的影響大于主受力紗線密度對(duì)拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的影響，受力方向紗線呈伸直狀態(tài)，與力的方向夾角小，則材料拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度比較高，隨著主受力紗線密度的增大，材料的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度也越高。所以，相同織物層數(shù)條件下，多層平紋接結(jié)組織結(jié)構(gòu)材料的經(jīng)向拉伸強(qiáng)度高，而緯向拉伸強(qiáng)度低，正交Z向接結(jié)經(jīng)紗的增加會(huì)降低織物和其增強(qiáng)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)

4、度，但同時(shí)會(huì)提高彎曲強(qiáng)度，角聯(lián)鎖加入襯墊紗后使織物及復(fù)合材料的剛性和彎曲強(qiáng)度改善，同時(shí)使拉伸斷裂載荷變大，但是拉伸應(yīng)力和拉伸斷裂伸長率變小；層壓復(fù)合材料中織物層數(shù)的增加使拉伸強(qiáng)度提高的主要原因是受力紗線密度增加了，但是層壓復(fù)合材料板在拉伸過程中易分層開裂；層壓板的增加可以提高材料的彎曲強(qiáng)度；厚度一定時(shí)，織物最大斷裂載荷與織物面密度正相關(guān)，與織物體積密度無關(guān)；孔隙率相同條件下，主受力紗線的交織狀態(tài)、伸直狀態(tài)對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響大于織物

5、面密度、復(fù)合材料面密度、體積密度、纖維體積含量等參數(shù)對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響；織物組織結(jié)構(gòu)相同時(shí)，纖維體積分?jǐn)?shù)或纖維重量分?jǐn)?shù)大的復(fù)合材料，強(qiáng)度比較高；織物組織結(jié)構(gòu)不相同，但主受力紗線同處于伸直狀態(tài)時(shí)，主受力紗線的纖維體積分?jǐn)?shù)大，則相應(yīng)的復(fù)合材料強(qiáng)度高。
　　因此本文得出結(jié)論：正交結(jié)構(gòu)機(jī)織物復(fù)合材料的綜合強(qiáng)度最高，正交結(jié)構(gòu)最適合用作裝甲車輛和航天航空車體材料的織物組織結(jié)構(gòu)，因此設(shè)計(jì)三維機(jī)織物時(shí)，應(yīng)該使織物組織結(jié)構(gòu)在Z向有一定的接結(jié)紗