研究了單軸拉伸和±45°方向拉伸載荷下體育器械用三維機織復(fù)合材料的力學(xué)性能和破壞失效方式。結(jié)果表明,三維機織復(fù)合材料的單軸拉伸試驗結(jié)果表明,3根平行試樣的彈性模量、拉伸強度和失效應(yīng)變差異性較小,彈性模量平均值為52.8GPa、拉伸強度平均值為900.9MPa、失效應(yīng)變平均值為1.71%。3根平行試樣的單軸拉伸失效模型基本相同,都表現(xiàn)為纖維束斷裂、基體開裂和纖維間開裂的特征。試件寬度為15mm、17.5mm和20mm時的彈性模量分別為54.25GPa、54.31GPa和52.81GPa,拉伸強度分別為911.00MPa、900.22MPa和900.88MPa,失效應(yīng)變分別為1.70%、1.70%和1.71%。沿±45°方向拉伸的剪切應(yīng)力-剪切應(yīng)變曲線可以獲得較好穩(wěn)定的力學(xué)性能測試結(jié)果;5組試樣的宏觀破壞形貌都表現(xiàn)為沿纖維束方向斷裂的特征,斷裂角基本都在60°附近,側(cè)面形貌中可見三維機織復(fù)合材料嚴(yán)重分層的現(xiàn)象。

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圖1體育器械用三維機織復(fù)合材料的示意圖（a）整體結(jié)構(gòu)（b）纖維方向（c）正視圖

試驗材料包括東麗12K-T700SC型纖維（徑向纖維和緯向纖維）、3K-T300SC型纖維（Z向纖維）、TDE-86型環(huán)氧樹脂。采用層間互鎖型進行三維機織復(fù)合材料的制備，復(fù)合板厚度5mm、徑向纖維束和緯向纖維束分別為8層和9層，相鄰層的緯向纖維采用Z向纖維素纏繞連接的方式進行，三....

圖2體育器械用三維機織復(fù)合材料的拉伸試件示意圖

體育器械用三維機織復(fù)合材料的單軸拉伸性能測試根據(jù)GB/T33613-2017《三維編織及其樹脂基復(fù)合材料的拉伸性能試驗方法》和GB/T1447-2005《纖維增強塑料拉伸性能試驗方法》[9]，在Zwick/Roell100KN型萬能拉伸試驗機上進行；根據(jù)ASTMD3518-....

圖3體育器械用三維機織復(fù)合材料的單軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線

圖3為體育器械用三維機織復(fù)合材料的單軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線，拉伸試件尺寸為250mm×20mm×5mm�？梢�，3根平行試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線基本相同，試件在達到最大載荷時都發(fā)生了脆性斷裂。在較低的載荷下（<150MPa），三維機織復(fù)合材料單軸拉伸試件的表面未出現(xiàn)明顯損傷，而當(dāng)外加載荷....

圖4體育器械用三維機織復(fù)合材料的單軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線

2.2尺寸效應(yīng)對單軸拉伸的影響進一步考察了單軸拉伸試件寬度對單軸拉伸性能的影響，圖4為體育器械用三維機織復(fù)合材料的單軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線。對比分析可知，試件寬度為15mm、17.5mm和20mm時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線差異性較小。表3中同時列出了不同寬度三維機織復(fù)合材料的單軸拉伸試驗....

本文編號：3909957