双轴向经编针织复合材料的冲击压缩性能

《双轴向经编针织复合材料的冲击压缩性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据62双轴向经编针织复合材料的冲击压缩性能2014年lO月双轴向经编针织复合材料的冲击压缩性能方芳，潘忠祥+(东华大学纺织学院纺织面料技术教育部重点实验室，上海201620)摘要：利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对双轴向经编针织(BWK)复合材料在面外、面内共三个方向进行了高应变率压缩试验，并在MTS材料试验机上进行了准静态压缩试验。计算并提取各应变率下的应力一应变曲线，观察各应变率下材料的破坏形态特征。结果表明，双轴向经编针织(BWK)复合材料具有应变率敏感性和各向异性，在面外压缩中其破坏形态主要是剪切破坏，在面内压缩中

2、准静态下为剪切破坏，在高应变率下为分层破坏。关键词：双轴向经编针织复合材料；分离式霍普金森压杆(SHPB)；应变率；冲击压缩中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1003—0999(2014)10—0062—05l引言双轴或多轴针织复合材料为一种特殊的三维纺织结构复合材料，其增强相双轴或多轴针织物的经纬向在上下两层平面内平行排列而不相互交织，提供材料的面内刚度和强度，厚度方向上引入的针织纱对经纬纱起到束缚作用，使材料的层问剪切强度得到提高，维持材料整体的结构稳定性¨。J。因为优异的力学性能，双轴或多轴针织复合材料已被广泛应用到

3、航天航空、防护和民用等领域【4．5J。近年来多轴向针织技术有了很大的发展M．7J，国内外一些研究者已经参与了对双轴或多轴针织复合材料的力学性能研究中。周荣星等¨1在低速冲击条件下，对玻璃纤维／DTY多轴向经编增强复合材料进行了低速低能量的冲击试验。Liu等一1研究了双轴向纬编针织复合材料在准静态和高应变率下面内及面外的压缩性能，从中揭示应变率对压缩性能的影响。赵兆等¨驯通过分析玻璃纤维捆绑纱对双轴向经编增强复合材料拉伸性能的影响，表明捆绑纱可以提高层间的结合，提高其拉伸性能。王文燕等¨u发现纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料有着良好的

4、弯曲性能。“u等¨2j研究了双轴向纬编间隔针织复合材料的横向冲击性能，破坏载荷、破坏变形和能量吸收随着冲击速度的增大而增大。Kang等¨副采用能量方法，表征了Kevlar多轴向经编针织复合材料、机织和单向复合材料层合板的冲击响应和破坏损伤容限。Sugie等¨4o采用落锤试验仪研究了双轴向经编复合材料中碳纤维和玻璃纤维衬纱的加入对其抗冲击性能的影响。“等¨纠研究了多层多轴向纬编针织织物的几何模型，片材成型实验，并多尺度分析织物变形后的伪可塑性，并且数值模拟了半球型构件表面性能。双轴或多轴针织复合材料的冲击压缩性能研究还比较少见。而在一系

5、列实际应用中材料都会遇到不同程度的冲击载荷作用，由冲击而产生的应力波在材料中传递并使材料产生损伤破坏，因此双轴或多轴针织复合材料在冲击压缩下的力学性质对于实际工程设计是必要的。本文对双轴向经编针织复合材料冲击压缩载荷下面外方向、面内经向(与编链方向一致)、面内纬向(与编链方向垂直)共三个方向的力学性能进行了研究。文中结论为今后复合材料的设计提供了有益参考。2实验部分2．1试样制备实验采用双轴向(±450)经编针织物(BWK)作为复合材料的增强结构，如图1所示，其规格见表1。双轴向经编针织物(BWK)由三个系统的纱线组成，经纬向的直纱束

6、为玄武岩纤维束，在上下两层内呈90。排列而不相互交织。引入的涤纶长丝作为经编针织纱对经纬纱起到束缚作用，经纬纱及涤纶长丝的力学性能见表2。表中，E为弹性模量；V为体积分数；秽为泊松比；G为剪切模量；下标，和m分别代表针织纱线和树脂。收稿日期：2014—04—24作者简介：方芳(1991．)，女，硕士，主要从事复合材料冲击动力学研究，fangfan99110@163．COrn。通讯作者：潘忠祥(1987一)，男，博士，主要从事复合材料冲击动力学研究，p叫ust@126．COIll。7赫tCM：Noi万方数据2014年第10期玻璃钢／复合

7、材料63图函渤绸譬蓥置I图1双轴向针织(BWK)复合材料实物图Fig．1BWKcompositecoupon表1双轴向针织物(BWK)的规格参数Table1Specificationsofthebiaxialwarpknitted(BWK)fabric表2针织纱线和树脂的力学参数Table2Mechanicalparametersoftheresinandtricotyam双轴向针织(BWK)复合材料采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)加工而成，采用EPOVIA@RF．1001乙烯基树脂作为基体，该不饱和树脂具有耐热、耐化学腐蚀、低

8、黏度以及低收缩等优点，其参数规格如表3。随后复合材料沿0。和900方向被切割成厚度为5mm、长和宽为9mm的试样，用于实验研究。表3EPOVIA◎RF一1001乙烯基树脂技术参数7I址le3Parametersofres