基于柔性導(dǎo)向三維織造成形方法制備碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂三維織造復(fù)合材料,通過壓縮試驗(yàn)測試和微觀形貌分析,研究了三維柔性導(dǎo)向復(fù)合材料的面內(nèi)壓縮強(qiáng)度、壓縮變形特征和失效行為隨導(dǎo)向結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明,隨著導(dǎo)向套直徑的減小,導(dǎo)向套的壓縮斷裂模式由導(dǎo)向套/基體分離轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)向套/基體分離與導(dǎo)向套剪切斷裂或軸向開裂的混合損傷模式,提高了材料的壓縮斷裂應(yīng)力。為避免纖維束在織造成形過程中產(chǎn)生彎折或扭轉(zhuǎn),導(dǎo)向陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮導(dǎo)向套排布間隙大小與所選纖維束尺寸相近。 

【文章來源】：工程塑料應(yīng)用. 2020,48(11)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

三維織造復(fù)合材料預(yù)制體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為不同導(dǎo)向套排布參數(shù)下三維織造復(fù)合材料的X/Y向壓縮應(yīng)力–應(yīng)變曲線,可知,沿X/Y向壓縮時(shí),三維織造復(fù)合材料的壓縮應(yīng)力–應(yīng)變曲線表現(xiàn)出典型的韌性斷裂的特征。當(dāng)導(dǎo)向套排布間隙相同時(shí),導(dǎo)向套直徑1.5 mm的試樣,其壓縮強(qiáng)度明顯高于導(dǎo)向套直徑6 mm的試樣;當(dāng)導(dǎo)向套直徑相同時(shí),排布間隙為4.5 mm的試樣均表現(xiàn)出較高的壓縮強(qiáng)度。試樣在加載初期,導(dǎo)向套、纖維、基體協(xié)同變形,隨著壓縮載荷的增加,試樣變形量增大,由于導(dǎo)向套附近存在富樹脂區(qū),導(dǎo)致導(dǎo)向套/基體界面處首先產(chǎn)生微裂紋,微裂紋逐漸積累形成宏觀裂紋,并隨著壓縮變形量的增加逐步向基體、纖維處擴(kuò)展,如圖3所示。當(dāng)與加載方向平行的纖維束發(fā)生屈曲失效后,還未發(fā)生斷裂的導(dǎo)向套作為主要承載單元。所以,應(yīng)力達(dá)到最高值后,未發(fā)生迅速下降,而是出現(xiàn)緩慢的降低,由于導(dǎo)向套的存在,試樣的壓縮變形過程表現(xiàn)出較好的韌性特征。

試樣在加載初期,導(dǎo)向套、纖維、基體協(xié)同變形,隨著壓縮載荷的增加,試樣變形量增大,由于導(dǎo)向套附近存在富樹脂區(qū),導(dǎo)致導(dǎo)向套/基體界面處首先產(chǎn)生微裂紋,微裂紋逐漸積累形成宏觀裂紋,并隨著壓縮變形量的增加逐步向基體、纖維處擴(kuò)展,如圖3所示。當(dāng)與加載方向平行的纖維束發(fā)生屈曲失效后,還未發(fā)生斷裂的導(dǎo)向套作為主要承載單元。所以,應(yīng)力達(dá)到最高值后,未發(fā)生迅速下降,而是出現(xiàn)緩慢的降低,由于導(dǎo)向套的存在,試樣的壓縮變形過程表現(xiàn)出較好的韌性特征。2.2 壓縮破壞機(jī)制分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]柔性導(dǎo)向三維織造復(fù)合材料預(yù)制體細(xì)觀結(jié)構(gòu)分析[J]. 劉云志,戰(zhàn)麗,王爭,張群,李志坤.  中國材料進(jìn)展. 2020(06)
[2]三維角聯(lián)鎖機(jī)織復(fù)合材料低速?zèng)_擊壓縮性質(zhì)研究[J]. 劉軍,劉奎,寧博,孫寶忠,董凱.  上海紡織科技. 2019(12)
[3]液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料噴管延伸段研究進(jìn)展[J]. 劉昌國,邱金蓮,陳明亮.  火箭推進(jìn). 2019(04)
[4]三維編織復(fù)合材料的沖擊壓縮和裂紋分布[J]. 于姣,王海樓,劉濤,孫寶忠.  東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(01)
[5]航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料葉片用3D機(jī)織預(yù)制體研究進(jìn)展[J]. 關(guān)留祥,李嘉祿,焦亞男,趙玉芬,郭玉路.  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2018(04)
[6]編織角和承載方向?qū)θS四向編織復(fù)合材料動(dòng)態(tài)壓縮性能的影響[J]. 黃雄,譚煥成,劉璐璐,趙振華,關(guān)玉璞,陳偉.  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2018(04)
[7]三維織造復(fù)合材料細(xì)觀模型[J]. 師有玲,單忠德,劉豐,陳思思,康懷镕.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(08)
[8]美空軍發(fā)射X-37B飛行器簡析[J]. 許紅英,侯丹,陳杰,屠空.  中國航天. 2010(06)

博士論文
[1]三維正交機(jī)織物成形過程建模及其增強(qiáng)復(fù)合材料壓縮性能研究[D]. 應(yīng)志平.浙江理工大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3213124