三維機織物厚向壓縮特性實驗研究.pdf

1、三維機織復合材料以其比強度高、比模量高、可設計性強、大面積整體成型等特點，被應用于航空航天、船舶、汽車、軍事等領域。三維機織物結合RTM技術是閉模成型工藝制備近凈體樹脂基復合材料的重要方法，對模壓實和真空輔助是保證復合材料質量必不可少的、至關重要的工藝措施。四周封閉模腔內(nèi)干態(tài)織物在厚度方向壓縮應力作用下，纖維束及單絲發(fā)生滑移，織物內(nèi)部孔隙減小，這不僅影響樹脂在織物中的流動性和浸潤性，而且一定程度上決定了復合材料的厚度、纖維體積含量、細觀

2、結構和力學性能。
　　課題以三維機織物中常用的襯經(jīng)層層角聯(lián)鎖（簡稱:襯經(jīng)2.5D）結構織物為例，通過碳纖維織物在金屬對模中的厚度方向壓縮性能測試，研究了襯經(jīng)2.5D織物壓縮壓實特性，獲得織物厚度-壓縮應力和織物纖維體積含量-壓縮應力關系?；诤穸认喈?shù)亩鄬犹祭w維平紋織物壓縮模型預測了織物厚度-壓縮應力關系，結果對比發(fā)現(xiàn)，厚度為5.5mm、經(jīng)紗為T300-3K、襯經(jīng)紗和緯紗均為T700-12K的碳纖維襯經(jīng)2.5D織物在壓縮應力小于3

3、MPa時，可采用經(jīng)驗指數(shù)為3的多層平紋織物壓縮模型近似襯經(jīng)2.5D織物厚度-壓縮應力關系。由襯經(jīng)2.5D織物纖維體積含量-壓縮應力曲線測試結果得出，隨壓縮應力的增加，織物的纖維體積含量增加，但增幅呈逐漸減小趨勢。
　　以金屬對模中織物厚度變化體現(xiàn)織物承受壓縮應力變化，對應0.05、0.61、2.88和5.30MPa四種壓縮應力，采用RTM工藝制備了四種厚度分別為5.00、4.38、3.90和3.63mm的碳/環(huán)氧襯經(jīng)2.5D復合材

4、料板，剖切、打磨后觀測細觀結構，引用紗線段局部屈曲角分布定量分析經(jīng)向和緯向截面上經(jīng)紗、襯經(jīng)紗和緯紗的屈曲狀態(tài)變化，結果表明，襯經(jīng)2.5D機織復合材料中經(jīng)紗的屈曲程度最高，隨壓縮應力的增加，經(jīng)紗屈曲程度降低，當壓縮應力超過一定范圍（2.88MPa）時，經(jīng)紗屈曲程度反而增加;襯經(jīng)2.5D機織復合材料中襯經(jīng)紗和緯紗呈基本伸直狀態(tài)，當壓縮應力超過一定范圍(2.88MPa)時，襯經(jīng)紗屈曲程度增加，緯紗伸直度增加。
　　對四種厚度碳/環(huán)氧襯經(jīng)