碳纤维三维四向编织复合材料是一种新型材料,其材料强度和刚度相比传统材料得到了很大提高,并且还有密度较低、化学性质稳定等优点。因此,它被广泛应用于一些重要领域,例如航空、航天、以及航海等。碳纤维三维四向编织复合材料在使用过程中不可避免地会被放置在炎热潮湿的环境中。其中,碳纤维与树脂基体的热膨胀系数存在差异,极大地影响了材料的压缩性能。在本文中,通过试验和数值模拟研究了热固性/热塑性树脂基三维四向碳纤维编织复合材料在潮湿和高温环境下的压缩性能。首先,分别在不同的湿热条件下对热固/热塑基三维四向碳纤维编织复合材料进行湿热老化试验,试验结果表明,基体种类、温度、湿度以及编织角度均对碳纤维三维四向编织复合材料湿热老化行为有较大的影响,主要表现为:相同湿度下,碳纤维三维四向编织复合材料的增重率大小和变化速率随着温度的升高而增大;相同温度下,碳纤维三维四向编织复合材料的增重率大小和变化速率随着湿度的增大而增大;相同湿热条件下,碳纤维三维四向编织复合材料的增重率大小和变化速率随着编织角度的增大而增大;而热固基碳纤维三维四向编织复合材料无论在增重速率和大小上都低于同样条件下的热塑基体碳纤维三维四向编织复合材料。其次,对湿热增重后的碳纤维三维四向编织复合材料进行轴向压缩试验,得到相应的力学参数,分析基体种类、温度、湿度、编织角度以及湿热老化时间对材料承载能力和破坏形式的影响。从湿热增重对内部材料产生的影响这一方面,解释了湿热老化压缩性能下降原理。最后,根据四步法原理用UG软件建立几何模型,并用ABAQUS软件对其湿热老化以及轴向压缩进行数值模拟分析。通过热传导模块模拟碳纤维三维四向编织复合材料的增重扩散过程,从而得到材料湿热老化过程中的温度场与应力场分布,以及湿热老化后的压缩应力场分布。对热固/热塑性基体和碳纤维在不同时刻的应力分布进行分析,对比数值模拟计算结果与试验所得数据,两者误差在合理范围内。为以后碳纤维三维四向编织复合材料在使用过程中压缩强度和破坏预测提供参考。