2.5D角联锁复合材料具有优良的力学性能,将有望被广泛应用于航空、航天、船舶、建筑等领域。对传统织造工艺加以改进并结合相关成型方法,可以实现近净形制备形状复杂、不同尺寸的异形构件,具有较强的可设计与仿形能力。采用逐渐减少经纱方法制备的变截面2.5D角联锁复合材料构件具有良好的结构完整性与整体性能。课题基于减纱需求和2.5D角联锁织物的减纱原理,引入减纱单元的几何结构概念,对不同减纱方法引起织物细观结构的变化进行分析,发现逐单元减纱结合同层移纱可以保证纱线交织结构的完整性和均匀性,进而,采用该方法制备了符合梯度变化的2.5D角联锁预制件及其复合材料。根据所采用的减纱方法,基于纤维束椭圆形截面假设建立了一种具有减纱结构2.5D角联锁细观结构几何模型,进而研究了由于减纱引起的经纱沿纬向的偏移问题,并在此基础上确定变截面2.5D角联锁复合材料交织结构变化区域的细观结构特征和单元体模型。最后,采用刚度平均化法分别对减纱和非减纱单元体的弹性常数进行了预测。在采用像框法评价2.5D角联锁织物面内剪切性能时,为减小边框装置给实验带来的误差,对现有像框装置进行了改进,评估了减纱结构对织物面内剪切性能的影响。结果表明,2.5D角联锁织物剪切实验达到锁紧状态的剪切角(锁紧角)大约为50°,具有减纱结构2.5D织物锁紧角减小了 10%,都呈现较弱的抗剪切行为;织物剪切未达到锁紧状态前,剪切模量很小,在0.05～0.1 MPa范围内浮动,剪切应变大于0.5后,纱线之间的空隙逐步消失,纱线产生挤压状况,织物呈现刚性材料性能特点。课题对具有减纱结构2.5D角联锁复合材料进行了经向拉伸和弯曲性能测试,减纱复合材料的破坏主要发生在变截面区域,破坏模式表现为包括了纤维断裂、基体开裂和纤维抽拔等复合型破坏模式。之后从强度、模量和拉伸断裂应变对减纱和未减纱角联锁复合材料进行了定量的对比分析,结果表明减纱结构试样拉伸强度、纵向应变分别减少9.0%、8.0%,初始模量、弯曲强度、弯曲模量分别增加6.0%、5.0%、0.2%。因此,本课题提出逐单元减纱方法,对2.5D角联锁复合材料基本力学性能影响已经最小化。