縫合及層間-層內(nèi)混雜復(fù)合材料沖擊后彎曲性能的研究.pdf

1、傳統(tǒng)鋪層復(fù)合材料因厚度方向沒(méi)有增強(qiáng)，層間性能差，在受到外力作用情況下，內(nèi)部易產(chǎn)生分層，影響使用壽命。縫合是指用縫合線使二維紡織品在厚度方向疊層連接構(gòu)成準(zhǔn)三維立體織物的技術(shù)，是彌補(bǔ)復(fù)合材料層間性能差的一種解決方法。另外，通過(guò)不同結(jié)構(gòu)、不同材料的混雜也是增強(qiáng)層間性能的一種方法。本文旨在通過(guò)混雜與縫合來(lái)增強(qiáng)復(fù)合材料層間性能，提高沖擊性能。
　　本文以T300碳纖平紋布、T300碳纖單向布、E玻纖平紋布、碳纖玻纖經(jīng)緯1:1混織布為試驗(yàn)材料

2、，分別對(duì)這些材料進(jìn)行層間/層內(nèi)混雜。預(yù)成型體采用16層纖維布鋪層而成，共有5種結(jié)構(gòu)，分別是4種混雜結(jié)構(gòu)和碳纖平紋布鋪層結(jié)構(gòu)。4種混雜結(jié)構(gòu)依次為碳纖平紋布與碳纖單向布層間交叉鋪層結(jié)構(gòu)CWCU、碳纖平紋布與玻纖平紋布層間交叉鋪層結(jié)構(gòu)CWGW、碳玻混織布層內(nèi)混雜鋪層結(jié)構(gòu)CGW、碳?；炜棽寂c碳纖單向布層間交叉鋪層結(jié)構(gòu) CGWCU。使用常熟佳發(fā)生產(chǎn)的環(huán)氧樹(shù)脂組合料JC02A對(duì)5種結(jié)構(gòu)進(jìn)行真空輔助成型，然后進(jìn)行低速?zèng)_擊試驗(yàn)且試樣表面不產(chǎn)生目視可見(jiàn)損

3、傷，發(fā)現(xiàn)層內(nèi)+層間混雜結(jié)構(gòu)CGWCU復(fù)合材料沖擊位移非常大，故對(duì)CGWCU結(jié)構(gòu)縫合制得層合板CGWCUS后進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，縫合試樣CGWCUS與層內(nèi)混雜試樣CGW只能在3J能量沖擊下保持表面無(wú)可見(jiàn)損傷，而其余結(jié)構(gòu)都能在4J能量沖擊下保持表面無(wú)可視損傷。
　　通過(guò)沖擊后彎曲性能和截面破壞分布來(lái)研究沖擊對(duì)6種不同結(jié)構(gòu)復(fù)合材料性能的影響，發(fā)現(xiàn)沖擊后彎曲模量比彎曲強(qiáng)度對(duì)沖擊損傷更為敏感。兩種層間混雜結(jié)構(gòu)CWGW、CWCU沖擊后彎曲模量下降1

4、5％左右；層內(nèi)混雜結(jié)構(gòu)CGW沖擊后彎曲模量下降接近30%，層內(nèi)+層間混雜結(jié)構(gòu)CGWCU沖擊后彎曲模量下降16%左右，而縫合結(jié)構(gòu)CGWCUS沖擊后彎曲模量下降11%左右。而對(duì)各試樣切割后截面觀察發(fā)現(xiàn)，層間混雜結(jié)構(gòu)CWGW、CWCU復(fù)合材料內(nèi)部破壞較小，層內(nèi)混雜結(jié)構(gòu)CGW復(fù)合材料、層間+層內(nèi)混雜結(jié)構(gòu)CGWCU復(fù)合材料內(nèi)部均存在分層、裂紋，而縫合結(jié)構(gòu)CGWCUS由于縫合線的束縛作用，內(nèi)部損傷較小。
　　試驗(yàn)表明，層間交叉鋪層混雜復(fù)合材料