论文部分内容阅读
2.5维机织复合材料是三维复合材料的一个特例，主要由一个系统经纱和一个系统纬纱交织而成，其中纬纱在空间呈现直线状分布，而经纱则以一定角度在纬纱之间穿插。经纱穿插的角度和层数是2.5维机织复合材料的两个重要的结构参数，其决定了2.5维机织复合材料的性能。与传统三维复合材料一样，2.5维机织复合材料也具有极其优良的综合性能，如整体性好、不易分层、耐冲击，并且可以一次成型，可以实现连续化生产，因此2.5维机织复合材料具有广阔的应用前景。本课题以2.5维机织复合材料为研究对象，主要研究材料的制备及其力学性能，具体研究内容包括：（1）2.5维机织复合材料的制备。第一步，以丙纶（PP）长丝、亚麻纤维为原料，通过包缠方式将PP长丝包覆在亚麻表面以形成PP/亚麻包缠纱；第二步，分别以PP/亚麻包缠纱为经纬纱，在全自动剑杆织样机上制织三种典型的2.5维机织物（包括浅交弯联、浅交直联、深角联等）。第三步，复合材料的制备。采用Carver热压机，在一定的温度、压力条件下将2.5维机织物热压制成2.5维机织复合材料。（2）2.5维机织复合材料的结构参数及性能预测。第一步，利用软件，建立2.5维机织复合材料的结构模型；第二步，借助结构模型，及一定得数学计算，得到了材料结构参数的数值大小。研究表明，浅交弯联的经纱倾角大于浅交直联，深角联的倾角最小；浅交弯联的经纱屈曲率明显高于浅交直联与深角联，而浅交直联与深角联的经纱屈曲率大致相当。并在此基础上，对材料的力学性能进行了预测。（3）2.5维机织复合材料拉伸性能的研究。第一步，利用Instron万能材料试验机，分别测试三种2.5维机织物及其复合材料的拉伸性能；第二步，研究结构参数对2.5维机织物及其复合材料力学性能的影响。研究结果表明，2.5维机织物的经向拉伸性能为深角联＞浅交直联＞浅交弯联，纬向拉伸性能相差不大；2.5维机织复合材料的拉伸性能为浅交直联＞浅交弯联＞深角联，纬向拉伸性能相差不大。（4）2.5维机织复合材料低速冲击性能的研究。第一步，利用自制的低速冲击测试系统，分别测试了三种2.5维机织复合材料的低速冲击性能，第二步，研究结构参数对2.5维机织复合材料力学性能的影响。研究表明，在1J能量冲击下，浅交弯联结构材料的最大载荷达575.1N，吸收能量值为0.816J；深角联结构材料的最大载荷为301.74N，吸收能量值为0.771J。