多轴向经编织物因其独特的编织结构,能充分发挥组份强度,且各个方向都具有良好的拉伸、弯曲、剪切及耐冲击性能,相对简单的生产工艺和低廉的价格而广泛应用于环境、交通工具、土木工程和风机叶片等领域中。产业用纺织复合材料使用过程中不可避免地暴露在各种复杂的环境下,如风机叶片,常年暴露在空旷广袤的环境中,经历四季昼夜不同的温度变化,复合材料的力学性能不可避免地受到温度的影响。本课题就是在此背景下提出的。本课题结合细观和宏观尺度探究复合材料力学性能的温度效应。首先,通过真空辅助树脂传递模压法实现三轴向、四轴向经编玻璃纤维增强复合材料试样成型。分别测试高低温(-30℃、0℃、20℃和40℃)条件下复合材料试样沿0°、90°和45°方向的拉伸、弯曲和压缩性能,得到不同温度下的应力-应变曲线、(当量)强度、(当量)模量及失效应变-温度曲线。通过拟合复合材料强度-温度关系曲线,结合显微镜及扫描电镜观察复合材料断裂截面形貌特征,获取温度对复合材料力学性能的影响规律和失效机理。其次,以四轴向经编结构复合材料为研究对象,在纱线/树脂的细观结构尺度上构建复合材料在拉伸载荷下的有限元分析模型,通过数值计算从结构上分析复合材料各组份的应力分布规律与应力集中效应,并与实验结果进行比较,进一步说明该类材料的细观结构破坏特征,且有利于抗拉伸材料的结构优化。研究表明,随着温度的升高,复合材料拉伸强度逐渐降低,三轴向和四轴向经编复合材料强度最大下降了14.18%和18.13%。其中,20℃时,拉伸模量最大,失效应变最小,即刚性最佳。弯曲性能随着温度的升高,不断降低,且弯曲强度和弯曲模量都是在-30℃~20℃时,下降不明显;40℃时,明显降低,三轴向最大降低了31.34%和47.17%,四轴向最大降低了34.29%和43.18%。压缩性能随着温度的升高不断降低,压缩强度和模量均变化不明显,但四轴向复合材料压缩性能的温度效应要比三轴向复合材料显著,三轴向最大降低了23.41%和29.00%,四轴向最大降低了26.94%和31.41%,且在20℃时,失效应变最小,即常温下材料刚性最佳。主要由于低温基体收缩与纤维形成强界面,高温下基体与纤维热膨胀系数不同导致纤维与基体结合面被破坏,力学性能显著降低。本课题探究了温度变化对多轴向经编复合材料力学性能的影响规律,分析失效机理,精确预测在不同温度下复合材料对应的拉伸、弯曲和压缩强度。研究结果为四轴向经编复合材料温度效应的细观分析提供了高质量模型和方法,实现预测四轴向经编复合材料的其余动态或静态力学性能,减少实验成本及时间;为产业用复合材料的结构设计、材料选择、日常维护提供理论支持。同时为生产中复合材料的设计减少实验成本和时间,奠定理论基础。