体育器械用复合材料的力学性能研究

发布时间：2024-02-25 02:50

　　研究了单轴拉伸和±45°方向拉伸载荷下体育器械用三维机织复合材料的力学性能和破坏失效方式。结果表明,三维机织复合材料的单轴拉伸试验结果表明,3根平行试样的弹性模量、拉伸强度和失效应变差异性较小,弹性模量平均值为52.8GPa、拉伸强度平均值为900.9MPa、失效应变平均值为1.71%。3根平行试样的单轴拉伸失效模型基本相同,都表现为纤维束断裂、基体开裂和纤维间开裂的特征。试件宽度为15mm、17.5mm和20mm时的弹性模量分别为54.25GPa、54.31GPa和52.81GPa,拉伸强度分别为911.00MPa、900.22MPa和900.88MPa,失效应变分别为1.70%、1.70%和1.71%。沿±45°方向拉伸的剪切应力-剪切应变曲线可以获得较好稳定的力学性能测试结果;5组试样的宏观破坏形貌都表现为沿纤维束方向断裂的特征,断裂角基本都在60°附近,侧面形貌中可见三维机织复合材料严重分层的现象。

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【部分图文】：

图1体育器械用三维机织复合材料的示意图（a）整体结构（b）纤维方向（c）正视图

试验材料包括东丽12K-T700SC型纤维（径向纤维和纬向纤维）、3K-T300SC型纤维（Z向纤维）、TDE-86型环氧树脂。采用层间互锁型进行三维机织复合材料的制备，复合板厚度5mm、径向纤维束和纬向纤维束分别为8层和9层，相邻层的纬向纤维采用Z向纤维素缠绕连接的方式进行，三....

图2体育器械用三维机织复合材料的拉伸试件示意图

体育器械用三维机织复合材料的单轴拉伸性能测试根据GB/T33613-2017《三维编织及其树脂基复合材料的拉伸性能试验方法》和GB/T1447-2005《纤维增强塑料拉伸性能试验方法》[9]，在Zwick/Roell100KN型万能拉伸试验机上进行；根据ASTMD3518-....

图3体育器械用三维机织复合材料的单轴拉伸应力-应变曲线

图3为体育器械用三维机织复合材料的单轴拉伸应力-应变曲线，拉伸试件尺寸为250mm×20mm×5mm。可见，3根平行试样的应力-应变曲线基本相同，试件在达到最大载荷时都发生了脆性断裂。在较低的载荷下（<150MPa），三维机织复合材料单轴拉伸试件的表面未出现明显损伤，而当外加载荷....

图4体育器械用三维机织复合材料的单轴拉伸应力-应变曲线

2.2尺寸效应对单轴拉伸的影响进一步考察了单轴拉伸试件宽度对单轴拉伸性能的影响，图4为体育器械用三维机织复合材料的单轴拉伸应力-应变曲线。对比分析可知，试件宽度为15mm、17.5mm和20mm时的应力-应变曲线差异性较小。表3中同时列出了不同宽度三维机织复合材料的单轴拉伸试验....

本文编号：3909957