三维编织复合材料低速冲击试验研究

摘要

三维编织复合材料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。但在制造、使用和维护过程中受到外来物体的低速冲击时，容易造成结构的内部损伤和承载能力的下降，给实际应用带来安全隐患。因此，有必要对三维编织复合材料的冲击破坏行为和冲击损伤机理进行试验研究和理论分析。
　　 本课题以玻璃纤维增强环氧树脂基三维编织复合材料为研究对象进行了低速冲击试验，并利用超声波C扫描和电子显微镜扫描技术对冲击损伤进行了检测。通过对试验结果的分析，研究了三维编织复合材料的冲击损伤行为，建立了编织结构与冲击性能之间的联系，讨论了不同冲击能量对三维编织复合材料抗冲击性能的影响，总结了三维编织复合材料的冲击损伤机理。
　　 试验研究和分析结果表明：
　　 1、不同三维编织结构的复合材料在低速冲击下的冲击响应和冲击损伤形态有所不同，编织结构对冲击性能的影响较大。与三维四向和五向编织结构材料相比，六向结构材料具有更好的抗冲击性能。
　　 2、冲击能量不同时，具有相同结构的三维编织复合材料表现出不同的冲击响应、损伤形态和损伤面积，冲击能量越大，材料的损伤程度越严重。
　　 3、三维编织复合材料的冲击损伤比较集中，破坏主要发生于局部，三维编织结构能够很好的抑制损伤的产生和扩展。材料冲击正面受压应力作用，主要损伤形式为冲击凹痕，冲击背面受拉应力作用，主要发生凸起变形。
　　 4、三维编织复合材料的冲击损伤有基体开裂、破碎和脱落、界面脱粘、纤维抽拔断裂以及宏观穿透破坏，其冲击破坏过程就是这些基本损伤形式的形成和扩展过程。

目录

文摘

英文文摘

声明

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 三维编织复合材料的性能特点和发展概况

1.1.1 三维编织复合材料的性能特点

1.1.2 三维编织复合材料的发展应用

1.2 复合材料低速冲击的研究现状

1.2.1 低速冲击的定义

1.2.2 低速冲击试验技术

1.2.3 冲击损伤检测

1.2.4 冲击失效模式

1.2.5 冲击损伤表征

1.3 存在的问题

1.4 本课题的研究内容、目的和意义

1.4.1 本课题的研究内容

1.4.2 本课题的研究目的和意义

第二章 三维编织复合材料的低速冲击试验

2.1 试验试样的制备

2.1.1 增强材料

2.1.2 编织工艺

2.1.3 复合固化

2.2 低速冲击试验

2.2.1 试验标准

2.2.2 试验设备

2.2.3 试验设计

2.3 试验结果与分析

2.3.1 冲击响应

2.3.2 冲击能量

2.3.3 冲击试验一结果与分析

2.3.4 冲击试验二结果与分析

2.4 本章小结

第三章 三维编织复合材料的冲击损伤检测

3.1 超声波检测

3.1.1 检测原理

3.1.2 结果与分析

3.2 显微镜检测

3.2.1 检测仪器

3.2.2 结果与分析

3.3 本章小结

第四章 三维编织复合材料的低速冲击损伤机理

4.1 冲击失效模式

4.1.1 基体损伤

4.1.2 界面损伤

4.1.3 纤维损伤

4.2 冲击损伤过程

4.3 本章小结

第五章 结论

参考文献

发表的论文和参与科研情况

致 谢