本文關鍵詞：UHMWPE緯編針織復合材料的力學性能研究　出處：《天津工業(yè)大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： UHMWPE 緯編復合材料 損傷分析 沖擊性能 有限元模擬

【摘要】：使用紡織結構作為增強體的復合材料稱為紡織復合材料,由于其成本低、質(zhì)量輕等,現(xiàn)已廣泛應用于安全防護等眾多領域。緯編針織物作為紡織復合材料增強體的一種,賦予了復合材料很多優(yōu)點：如成型性、懸垂性和延伸性較好,具有優(yōu)良的抗沖擊性能和能量吸收性能等；UHMWPE(超高分子量聚乙烯)纖維是繼碳纖維、芳綸纖維后的第三代高強高模纖維,以其杰出的耐磨性、優(yōu)異的抗沖擊性和較低的摩擦系數(shù)而備受人們親睞,是高性能復合材料優(yōu)選的增強纖維。本課題對UHMWPE纖維緯平針織復合材料的力學性能進行了研究,并采用有限元的方法模擬其沖擊性能,希望能為安全防護材料的進一步探討提供一定的實驗數(shù)據(jù)與理論參考。本課題采用UHMWPE復合長絲為實驗原料,以緯平針組織織物作為增強體,首先研究了UHMWPE纖維在針織機上的織造工藝,編織出符合試驗要求的緯平針織物。選取目前較先進的復合材料制備工藝VARTM(真空輔助樹脂傳遞模塑成型技術)以及符合此工藝要求的低粘度、浸潤性良好的環(huán)氧樹脂為基體,采用垂直鋪層方式成功制備出三種不同層數(shù)(即4、6、8層)的緯平針結構復合材料。其次,對不同層數(shù)的緯平針織復合材料進行力學性能測試,通過應力-應變曲線分析,結果表明：總體力學性能上,4層復合材料的承受能力最差,6層的次之,8層的最好,說明復合材料的層數(shù)對復合材料的力學性能影響較大。接著從試樣的損傷情況以及掃描電鏡微觀圖觀察發(fā)現(xiàn)：復合材料均有不同程度的損傷,纖維有斷裂且出現(xiàn)少量抽拔,有輕微的分層現(xiàn)象。還對復合材料進行了相同層數(shù)不同能量的沖擊以及不同層數(shù)相同能量的沖擊研究,發(fā)現(xiàn)相同層數(shù)下,隨著沖擊能量的增大試樣破壞情況越嚴重；相同能量下,隨著層數(shù)的增加,試樣能夠承受的沖擊力也增大,即8層復合材料的力學性能最好。最后采用先進的有限元模擬技術、ANSYS Workbench軟件對4層緯平針織復合材料進行低速沖擊模擬,對模擬結果進行分析,與實驗中的現(xiàn)象做比較,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象較吻合,有的損傷肉眼可以直接看到,然而有的損傷實際存在卻不被發(fā)現(xiàn),因此對復合材料的沖擊進行模擬十分有必要,有限元模擬能夠?qū)_擊過程的損傷情況呈現(xiàn)出來,為進一步研究防護材料等工作起到了鋪墊作用。
【學位授予單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TS186.2;TB33

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