三维织造复合材料面内压缩性能试验研究

发布时间：2021-06-05 23:34

　　基于柔性导向三维织造成形方法制备碳纤维增强环氧树脂三维织造复合材料,通过压缩试验测试和微观形貌分析,研究了三维柔性导向复合材料的面内压缩强度、压缩变形特征和失效行为随导向结构参数的变化规律。结果表明,随着导向套直径的减小,导向套的压缩断裂模式由导向套/基体分离转变为导向套/基体分离与导向套剪切断裂或轴向开裂的混合损伤模式,提高了材料的压缩断裂应力。为避免纤维束在织造成形过程中产生弯折或扭转,导向阵列结构设计时应考虑导向套排布间隙大小与所选纤维束尺寸相近。 

【文章来源】：工程塑料应用. 2020,48(11)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

三维织造复合材料预制体结构示意图

图2为不同导向套排布参数下三维织造复合材料的X/Y向压缩应力–应变曲线,可知,沿X/Y向压缩时,三维织造复合材料的压缩应力–应变曲线表现出典型的韧性断裂的特征。当导向套排布间隙相同时,导向套直径1.5 mm的试样,其压缩强度明显高于导向套直径6 mm的试样;当导向套直径相同时,排布间隙为4.5 mm的试样均表现出较高的压缩强度。试样在加载初期,导向套、纤维、基体协同变形,随着压缩载荷的增加,试样变形量增大,由于导向套附近存在富树脂区,导致导向套/基体界面处首先产生微裂纹,微裂纹逐渐积累形成宏观裂纹,并随着压缩变形量的增加逐步向基体、纤维处扩展,如图3所示。当与加载方向平行的纤维束发生屈曲失效后,还未发生断裂的导向套作为主要承载单元。所以,应力达到最高值后,未发生迅速下降,而是出现缓慢的降低,由于导向套的存在,试样的压缩变形过程表现出较好的韧性特征。

试样在加载初期,导向套、纤维、基体协同变形,随着压缩载荷的增加,试样变形量增大,由于导向套附近存在富树脂区,导致导向套/基体界面处首先产生微裂纹,微裂纹逐渐积累形成宏观裂纹,并随着压缩变形量的增加逐步向基体、纤维处扩展,如图3所示。当与加载方向平行的纤维束发生屈曲失效后,还未发生断裂的导向套作为主要承载单元。所以,应力达到最高值后,未发生迅速下降,而是出现缓慢的降低,由于导向套的存在,试样的压缩变形过程表现出较好的韧性特征。2.2 压缩破坏机制分析

【参考文献】：
期刊论文
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[7]三维织造复合材料细观模型[J]. 师有玲,单忠德,刘丰,陈思思,康怀镕.  中南大学学报(自然科学版). 2016(08)
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博士论文
[1]三维正交机织物成形过程建模及其增强复合材料压缩性能研究[D]. 应志平.浙江理工大学 2018



本文编号：3213124