為了分析多軸向三維機織復(fù)合材料的低速沖擊力學(xué)性能,研究結(jié)構(gòu)內(nèi)斜向紗對復(fù)合材料沖擊損傷的影響,以碳纖維和環(huán)氧樹脂為原材料,設(shè)計并制備了多軸向三維機織復(fù)合材料及三維正交機織復(fù)合材料,采用落錘沖擊裝置對兩種材料進行了低速沖擊實驗,獲得了沖擊載荷和能量及時間曲線,通過觀測試樣外觀及內(nèi)部沖擊形貌,對比討論了多軸向三維機織復(fù)合材料的沖擊損傷機理。結(jié)果表明:斜向紗的引入使得多軸向三維機織復(fù)合材料具有更高的承受低速沖擊載荷能力和更好的吸能性能,材料以部分纖維斷裂和層間裂紋擴展為主要失效模式,且沖擊損傷在結(jié)構(gòu)面內(nèi)各紗線層的傳播受紗線軸向的影響,0°經(jīng)紗層、90°緯紗層的損傷區(qū)域近似呈橢圓,且橢圓的長軸方向沿經(jīng)紗軸向或緯紗軸向;-45°斜向紗和+45°斜向紗之間是互相作用、互相影響的,斜向紗層內(nèi)的損傷形貌同時受到本層-45°斜向紗或+45°斜向紗軸向,以及相鄰層+45°斜向紗或-45°斜向紗軸向的共同影響,損傷區(qū)域形狀近似為一組對邊平行于-45°方向、另一組對邊平行于+45°方向的平行四邊形。

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圖1-9頭盔不同位置碰撞測試圖

圖1-8頭盔碰撞試驗機結(jié)構(gòu)示意圖針對頭盔殼體用紡織復(fù)合材料板材進行抗沖擊性能測試的研究文獻較多,且研究較為深入,為紡織復(fù)合材料頭盔殼體的抗沖擊性能研究提供了重要理論指導(dǎo)依據(jù)。此方面的抗沖擊性能測試裝置主要為落錘沖擊試驗機。為探究二維機織物的鋪層角度對復(fù)合材料層合板抗沖擊性能的影響....

圖1多軸向三維機織物結(jié)構(gòu)示意圖:(a)側(cè)視圖、(b)橫截面視圖

實驗原材料為威海光威CCF300-3K碳纖維及TDE-86#環(huán)氧樹脂,由天津工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料研究所設(shè)計并制備了經(jīng)密、緯密均為50根/10cm的多軸向三維機織物和三維正交機織物,通過樹脂傳遞模塑(RTM)工藝復(fù)合成型。試樣具體參數(shù)如表1所示,其中,三維正交機織復(fù)合材料試樣TL8結(jié)....

圖2低速沖擊試驗機及多軸向三維機織復(fù)合材料試樣

表2微納米焦點工業(yè)CT掃描設(shè)置參數(shù)Table2Parametersofmicro-nanofocusindustrialCT射線管電壓/kV射線管電流/mA采集投影數(shù)量/幅投影平均幀數(shù)/幀體元尺寸/mm31600.20162020.0264....

圖10試樣ML8損傷區(qū)域圖片(電子版為彩圖)

圖9試樣TL8損傷區(qū)域圖片(電子版為彩圖)利用微納米焦點CT檢測技術(shù)由沖擊背面凸起部位最高點至沖擊面,依次采集兩種試樣不同厚度處的損傷形貌照片,每一毫米厚度約采集40張圖片,每層紗線層最接近沖擊背面的位置的損傷形貌最為明顯,因此選取該位置處的損傷形貌圖片,觀測其凸起損傷形貌。結(jié)....

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