影响缝合复合材料拉伸性能主要因素分析

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1、第30卷第5期2012年10月中国民航大学学报JoURNALoFCIVILAVIATIoNUNⅣERSITYoFCHINAV01．30No．50ctober2012影响缝合复合材料拉伸性能主要因素分析徐建新，李喜柱(中国民航大学航空工程学院，天津300300)摘要：根据复合材料层合板中缝合损伤的细观特征，分析缝合复合材料拉伸性能的两个影响因素。根据两个因素不同的特征，做出不同假设。根据假设分别建立模型进行分析计算，理论计算结果与已有试验结果对比表明，缝合过程在针脚处引起的纤维弯曲和纤维断裂是影响拉伸性能的主要因素，其中缝合前后复合材

2、料弹性常数的变化和纤维断裂有较大相关性，而拉伸强度的变化与纤维弯曲和纤维断裂都有关，但相比而言，纤维弯曲对拉伸强度影响更大。关键词：缝合层合板；纤维弯曲；纤维断裂；拉伸中图分类号：TN929．5文献标志码：A文章编号：1674—5590(2012)05—0001—04AnalysisofmainimpactfactorsofstitchedcompOsitetensilepropertiesXU五帆一菇流，￡，Xi—彳危“(coffe舻妒AeronaMtic以En百nee以ng，甜UC，n删流300300，吼i眦)Abstract：

3、Accordingtocompositelaminatessutureofthemesoscopicdamagecharacteristics，analyzethetensilepmper-tie8ofcompositematerialofthetwofactors．Accordingtotwofactorsdif玷rentcharacteristics，makedifl'erentassump“ons．Accordingtothehypothesisweremodelcalculationandanalysis，thetheore

4、ticalresultsarecom—paredwiththeexistingtestresults，inthepIDcessoffiberbendcausedthepinsplaceandfiberbreakageisthemainfactorsofinnuencetensileproperties，includingbeforeandaftertheelasticconstantsofcompositematerialstitchedthechangesandfiberfhcturehavelargercoITelation，a

5、ndtensilestrengthofthechangeandfiberbendandfiberbreakageisconcemed，butcomparison，fiberbendingmoreinnuenceontensilestren殍h．Keywords：suturelaminatedboard；fiberbend；fiberbreakage；tensile为提高层合板厚度方向的强度和韧性，近年来积极发展z向增强技术，缝合复合材料就是其中一种增强技术。复合材料的缝合可提高复合材料层合板结构的抗冲击性能，增强其层间拉伸强度。但是

6、，在缝合复合材料的缝合过程中，缝合的密度、方向、方式、缝线半径等参数对复合材料原有强度性能有重要影响。现有研究表明，缝合后材料拉伸强度有所降低，试样断裂方向沿缝合针脚方向，缝合针脚处引起的纤维弯曲和纤维断裂是影响拉伸强度的主要因素【l-5】。缝合过程所造成的微观损伤是影响层合板抗拉强度的主要因素，但以往的破坏指标和强度准则都未加以考虑。作为缝合层合板最重要的力学性能之一，研究影响缝合层合板拉伸强度性能的主要因素具有重要的工程应用和理论意义。1材料模型所用材料为1700／QY8911，用RTM工艺成型。缝合纤维为Keval卜49，其中

7、缝线为1400旦尼尔(Denier)，半径r=0．25mm，底线为400旦尼尔(De—nier)。试件的横截面积s=75mm2，缝合密度为行距5mm，针距3mm，缝合方式为改进的锁式缝合，缝合格式为直线缝合。试验件的纤维体积含量约为60％，单层厚度约为O．15mm，16层铺层，层合板的铺层方式收稿日期：2012—04—20；修回日期：2012—06—28基金项目：国家自然科学基金项目(60979001)；中国民航大学科研重大项目(CAuC2009zD0101)作者简介：徐建新(1967一)，男，江苏苏州人，教授，工学博士，研究方向为

8、结构细节应力分析、飞机结构疲劳强度、复合材料结构力学一，)一中国民航大学学报2012年lO月[0，90k。为简化实验，采取缝合方向90。与无缝合对比实验。其中，碳纤维T700的弹性模量弓、泊松比咋和剪切模量G分别为230GPa、0．3