本文關鍵詞：芳綸三維機織物復合材料的制備與力學性能研究

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【摘要】：三維機織物復合材料具有較高的整體性和仿形性,且三維機織物可以在普通設備和稍加改造的普通設備上生產,生產效率高,適于批量生產,因此三維機織物復合材料在各個領域得到了廣泛的運用。但是,三維機織物結構多樣而復雜,不同結構的織物具有不同的力學性能,因此研究三維機織物的結構與三維織物力學性能和三維織物復合材料力學性能的關系對三維機織物復合材料的發(fā)展具有重要意義。本文使用日本帝人產的Twaron纖維,織制了具有相同層數的三維正交組織織物、三維增強正交組織織物、三維角聯(lián)鎖組織織物、三維增強角聯(lián)鎖組織織物、三維多層平紋接結織物等,并對以上五種組織織物進行了拉伸和彎曲試驗,分析了織物組織結構和織物結構參數對織物力學性能的影響;將三維正交織物、三維角聯(lián)鎖、三維多層接結織物與樹脂復合制成三維機織物復合材料,并分別對其進行拉伸、彎曲試驗,然后將結果與不同層數的層壓復合材料的試驗結果進行比較。研究結果表明:三維機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其復合材料的拉伸斷裂形式、拉伸斷裂強度及彎曲強度等,且一定紗線密度范圍內,主受力紗線的伸直狀態(tài)對拉伸強度和彎曲強度的影響大于主受力紗線密度對拉伸強度和彎曲強度的影響,受力方向紗線呈伸直狀態(tài),與力的方向夾角小,則材料拉伸強度和彎曲強度比較高,隨著主受力紗線密度的增大,材料的拉伸強度和彎曲強度也越高。所以,相同織物層數條件下,多層平紋接結組織結構材料的經向拉伸強度高,而緯向拉伸強度低,正交Z向接結經紗的增加會降低織物和其增強復合材料的拉伸強度,但同時會提高彎曲強度,角聯(lián)鎖加入襯墊紗后使織物及復合材料的剛性和彎曲強度改善,同時使拉伸斷裂載荷變大,但是拉伸應力和拉伸斷裂伸長率變小;層壓復合材料中織物層數的增加使拉伸強度提高的主要原因是受力紗線密度增加了,但是層壓復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度;厚度一定時,織物最大斷裂載荷與織物面密度正相關,與織物體積密度無關;孔隙率相同條件下,主受力紗線的交織狀態(tài)、伸直狀態(tài)對復合材料力學性能的影響大于織物面密度、復合材料面密度、體積密度、纖維體積含量等參數對復合材料力學性能的影響;織物組織結構相同時,纖維體積分數或纖維重量分數大的復合材料,強度比較高;織物組織結構不相同,但主受力紗線同處于伸直狀態(tài)時,主受力紗線的纖維體積分數大,則相應的復合材料強度高。因此本文得出結論:正交結構機織物復合材料的綜合強度最高,正交結構最適合用作裝甲車輛和航天航空車體材料的織物組織結構,因此設計三維機織物時,應該使織物組織結構在Z向有一定的接結紗,但含量不能過大;織物的經、緯向纖維體積含量一致,則相應的復合材料的各向異性減小;織物組織設計時,應該盡量減小主要載荷承擔紗的屈曲程度;織物設計中,厚度一定時,應提高織物的面密度,增加復合材料的斷裂強度。
【學位授予單位】：中原工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB332

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