三维机织物厚向压缩特性实验研究

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1、万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得云洼王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：乃孝蒡l签字日期：卫世年3月p日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解云潼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权丞洼王些太生可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫

2、描等复。制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名．，75喜莘f导师签名：玉、签字日期：矽陆年3月扣日签字日期：护肚年3月／驴日万方数据一、课题以三维机织物中常用的衬经2．5D结构织物为例，通过碳纤维织物在金属对模中的压缩测试，获得织物厚度一应力和纤维体积含量一应力之间的关系。采用碳纤维多层平纹织物的厚度方向压缩模型进行了初步预测，修正后用于衬经2．5D织物。二、制得不同厚度碳／环氧衬经2．5D复合材料，借助纱线段局部屈曲角的分布统计分析三维机织

3、物在压缩过程中细观结构的变化，了解压缩对织物细观结构的影响。三、对不同厚度复合材料进行经向弯曲测试，获得不同压缩压实情况下复合材料的经向弯曲性能和失效行为，分析压缩复合材料经向弯曲性能的影响。万方数据摘要三维机织复合材料以其比强度高、比模量高、可设计性强、大面积整体成型等特点，被应用于航空航天、船舶、汽车、军事等领域。三维机织物结合RTM技术是闭模成型工艺制备近净体树脂基复合材料的重要方法，对模压实和真空辅助是保证复合材料质量必不可少的、至关重要的工艺措施。四周封闭模腔内干态织物在厚度方向压缩应力作用下，纤维束及单丝发生滑移，织物内部孔隙减小

4、，这不仅影响树脂在织物中的流动性和浸润性，而且一定程度上决定了复合材料的厚度、纤维体积含量、细观结构和力学性能。课题以三维机织物中常用的衬经层层角联锁(简称：衬经2．5D)结构织物为例，通过碳纤维织物在金属对模中的厚度方向压缩性能测试，研究了衬经2．5D织物压缩压实特性，获得织物厚度一压缩应力和织物纤维体积含量一压缩应力关系。基于厚度相当的多层碳纤维平纹织物压缩模型预测了织物厚度一压缩应力关系，结果对比发现，厚度为5．5mm、经纱为T300—3K、衬经纱和纬纱均为T700-12K的碳纤维衬经2．5D织物在压缩应力小于3MPa时，可采用经验指数

5、为3的多层平纹织物压缩模型近似衬经2．5D织物厚度一压缩应力关系。由衬经2．5D织物纤维体积含量一压缩应力曲线测试结果得出，随压缩应力的增加，织物的纤维体积含量增加，但增幅呈逐渐减小趋势。以金属对模中织物厚度变化体现织物承受压缩应力变化，对应0．05、o．61、2．88和5．30MPa四种压缩应力，采用RTM工艺制各了四种厚度分别为5．00、4．38、3．90和3．63mm的碳／环氧衬经2．5D复合材料板，剖切、打磨后观测细观结构，引用纱线段局部屈曲角分布定量分析经向和纬向截面上经纱、衬经纱和纬纱的屈曲状态变化，结果表明，衬经2．5D机织复合

6、材料中经纱的屈曲程度最高，随压缩应力的增加，经纱屈曲程度降低，当压缩应力超过一定范围(2．88MPa)时，经纱屈曲程度反而增加；衬经2．5D机织复合材料中衬经纱和纬纱呈基本伸直状态，当压缩应力超过一定范围(2．88MPa)时，衬经纱屈曲程度增加，纬纱伸直度增加。对四种厚度碳／环氧衬经2．5D复合材料进行经向弯曲性能实验，发现随压缩应力增加，复合材料纤维体积含量增加，经向弯曲强度呈现先增大后减小的趋势，研究表明局部屈曲角为0-5。衬经纱段比例越高，材料弯曲性能越好。综上，当压缩应力介于0．61MPa和2．88MPa之间时，复合材料内经纱和衬经纱

7、的屈曲程度较低，制得复合材料的经向弯曲性能较高。关键诃：三维机织物；衬经2．5D；压缩压实；厚度一压缩应力曲线；局部屈曲角；弯曲性能万方数据ABSTRACT3Dwovencompositeshavebeenwidelyusedinaerospace，shipbuilding，automobile，militaryfields，fortheirhi曲specifics仃ength，highspecificmodulus，flexibledesignabilityandoverallmoldingcharacteristics．Combining

8、3DwovenfabricswithRTMprocessWaStheimportantmethodtoproducenearnetmoldingofresinmat