单向编织技术是对传统二维编织的一种改进,利用一组比碳纱细得多的辅助纱代替二维编织结构中的一组碳纱进行编织,有效地改善了二维编织结构中纱线交织处的碳纤维屈曲现象。本文采用的辅助纱为低熔点的尼龙丝,在对复合材料预制件进行固化前处理时,尼龙热熔丝会熔化,从而起到固定织物结构的作用。复合材料在实际应用时遭受到的低速冲击往往会导致材料产生目视几乎不可检的内部损伤,在材料表面没有或只有轻微的压痕,为了研究这种损伤对单向编织铺层复合材料拉伸性能,拉伸破坏模式的影响,本文以单向编织铺层复合材料为主要研究对象,进行了低速冲击试验以及冲击前后的拉伸试验,同时,将其与二维编织铺层复合材料进行了对比研究。此外,为了探究小范围内的编织角变化对单向编织铺层复合材料冲击前后拉伸性能的影响,本课题设计并制备了3组编织角不同的单向编织铺层复合材料试样进行静态拉伸试验以及低速冲击后的拉伸试验。本文的研究结果如下:(1)小范围内的编织角变化对单向编织铺层复合材料的拉伸性能影响显著,当编织角小幅度增加时,单向编织铺层复合材料的拉伸强度和拉伸模量出现较明显的下降趋势,且角度增大越多,拉伸强度和模量降低的趋势越明显;相较于拉伸模量,拉伸强度受编织角变化的影响比较大。(2)低速冲击会削弱单向编织铺层复合材料的拉伸承载能力,且编织角的小幅度变化对材料的抗冲击损伤性能有一定的影响。(3)二维编织铺层复合材料的静态拉伸性能低于单向编织铺层复合材料,且冲击后的拉伸模量与强度损失率也大于单向编织结构,说明编织结构中纤维屈曲程度的减小对于复合材料拉伸性能的提高有较大的作用,单向编织铺层复合材料在低速冲击下有更好的抗冲击损伤性能。(4)不同于单向编织和二维编织结构静态拉伸试样,受冲击试样的拉伸断裂位置都位于冲击区域,说明冲击点位置材料受到了冲击损伤,导致该区域拉伸性能减弱;静态拉伸试样的拉伸破坏是从试样宽度方向上的边缘基体开裂开始的,而受到冲击损伤试样的拉伸破坏是从冲击点附近的裂纹扩展开始的。(5)单向编织和二维编织铺层复合材料在冲击前后拉伸过程中都发生了纤维断裂,基体开裂等现象,但单向编织铺层复合材料的损伤面积比二维编织铺层复合材料大,断口形状不规则;而二维编织结构试样在断口处试样宽度方向上的颈缩现象比单向编织结构试样明显,断口呈现出规则的V形。(6)单向编织和二维编织铺层复合材料静态拉伸试样表面近模具侧(第一层)的破坏程度大于远离模具侧(最后一层),近模具侧的编织角比较小。两种结构复合材料冲击正面的拉伸破坏主要表现为纤维断裂,基体开裂,冲击反面略有不同,除了都产生基体裂纹外,单向编织结构试样冲击反面还表现为纤维束之间的相互挤压,纤维翘起;二维编织结构试样为纤维束在厚度方向上的劈开。(7)单向编织和二维编织铺层复合材料冲击前后拉伸试样内部的损伤模式都有层内裂纹和层间裂缝,层内裂纹主要发生在同层纤维束内纤维之间以及纤维束与纤维束之间的树脂区,扩展方向为试样厚度方向,纤维束内部裂纹在相邻纤维层之间不连续,而纤维束之间的树脂区裂纹则会沿着相邻纤维层之间的树脂区扩展。单向编织铺层复合材料的层间裂缝发生在纤维层之间,基本与纤维层平行,而二维编织铺层复合材料的层间裂缝呈倾斜状态。(8)不同于单向编织和二维编织结构静态拉伸试样的拉伸破坏程度由试样宽度方向上的外侧向试样中部逐渐减弱,两种结构冲击后拉伸试样宽度方向上1/2位置处的破坏程度十分明显,其中,单向编织结构试样层内裂纹居多,且纤维束中纤维之间有树脂脱落;而二维编织结构试样有较多层间裂缝,纤维束之间有树脂脱落。