缝合编织复合材料低速冲击及冲击后弯曲性能研究

摘要

缝合编织复合材料，是指将层叠在一起的编织片进行缝合、固化所得到的复合材料。它将编织工艺与缝合技术结合起来，是一种性能优异的新型结构复合材料，具有广阔的发展前景。目前关于缝合编织复合材料低速冲击及冲击后力学性能的研究比较少，主要侧重于缝合连接三维编织材料拉伸、弯曲性能的研究，因此有必要对其冲击破坏行为进行试验研究和理论分析。
　　本课题以四种缝合编织复合材料为研究对象，进行低速冲击及冲击后弯曲实验，利用数码相机和体视显微镜对材料的损伤分布与断面特征进行观察，分析不同组成结构的缝合编织复合材料（编织单片结构和厚度）的损伤特征、分布，研究其冲击后的剩余弯曲性能，探讨不同冲击能量下缝合编织复合材料的抗冲击性能，为进一步研究缝合编织复合材料的低速冲击性能提供参考。
　　试验研究和分析结果表明:
　　1、在3.2J/mm的冲击能量作用下，缝合编织复合材料的冲击损伤模式主要为基体开裂、裂纹，且冲击作用确实给试样的弯曲性能造成消极影响，其中相比于弯曲强度，弯曲模量对冲击损伤更加敏感。在缝合编织复合材料中，缝合线能够阻碍其损伤扩展，从而减小其冲击损伤范围，降低冲击后弯曲性能损失率，提高冲击损伤容限。
　　2、相同组成结构的缝合编织复合材料有相似的冲击载荷-时间曲线、冲击能量-时间曲线。在相似的初始冲击能量下，缝合三维四向编织片的冲击能量吸收率比缝合三维五向编织片大，即从能量的角度来看，前者的抗冲击性能较差。
　　3、缝合编织复合材料的弯曲载荷-位移曲线呈双线性特点，即在弯曲加载的初始阶段保持弹性变形，但其破坏呈脆性特征。在弯曲试验中，试样的树脂基体裂纹主要分布在编织片内部，却很少产生在相邻编织片之间的树脂层内，尤其是承受最大层间剪切应力的试件中性面中没有出现任何明显的损伤。
　　4、不同组成结构的缝合编织复合材料的冲击损伤形态和损伤扩展方式各不相同。由于轴向纤维的加入，缝合三维五向编织材料的冲击损伤更倾向于沿着试样的长度方向扩展，且其弯曲模量、弯曲强度以及冲击损伤容限均大于缝合三维四向编织材料，但弯曲变形能力降低;由于内部单胞组成比例不同，缝合编织厚片的冲击损伤在厚度方向上大于缝合编织薄片，且前者的弯曲损伤韧性大于后者。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 三维编织复合材料的性能特点和发展应用

1．2 缝合技术

1．3 复合材料低速冲击的研究现状

1．4 存在的问题

1．5 研究内容、目的和意义

第二章 缝合编织复合材料实验准备与设计

2．1 试样的制备

2．2 低速冲击实验

2．3 冲击后弯曲实验

2．4 损伤记录

第三章 编织单片结构对缝合编织复合材料冲击及冲击后弯曲性能的影响

3．1 低速冲击损伤分布特征

3．2 冲击后的剩余弯曲性能

3．3 本章小结

第四章 编织单片厚度对缝合编织复合材料的冲击及冲击后弯曲性能的影响

4．1 低速冲击损伤特征

4．2 冲击后剩余的弯曲性能

4．3 本章小结

第五章 冲击能量对缝合编织复合材料抗冲击性能的影响

5．1 冲击曲线分析

5．2 冲击实验数据

5．3 低速冲击损伤特征

5．4 结论

第六章 结论与展望

参考文献

发表的论文和参与科研情况

致谢