缝合连接三维编织复合材料拉伸性能研究

摘要

工程应用中的三维编织复合材料构件多为复杂的异型件，其中有些不能采用三维整体编织工艺一次编织成型，必须与缝合工艺结合起来，以满足工程设计和整体性的要求。本文通过理论分析和实验研究，系统地讨论了缝合工艺参数及搭接长度对缝合连接三维编织复合材料拉伸性能的影响，为缝合连接三维编织复合材料的设计和应用提供理论基础。
　　 本课题设计并制作了不同搭接长度、不同缝合密度、不同缝合方向的四组缝合连接三维四向编织结构复合材料试件以及三维整体编织复合材料试件，以研究不同的工艺参数对缝合连接三维编织复合材料拉伸性能的影响。实验结果表明，缝合连接后的三维编织试件与未缝合的三维整体编织试件相比，拉伸强度下降了25％～50％，初始模量下降了35％～55％；搭接长度对拉伸强度和模量的影响较大，四组不同搭接长度试件的拉伸性能呈现出“两头低，中间高”的现象，当搭接长度与试件宽度的比值在2.5左右时，试件的拉伸性能最佳，与未缝合的三维整体编织试件相比，仅下降了25％；相对而言中密度缝合试件的拉伸性能最优；缝合方向对试件的拉伸性能影响不明显。
　　 本课题进一步对缝合连接三维编织复合材料拉伸时的受力状况与破坏机理进行了分析。不同的搭接长度和缝合工艺参数对缝合连接三维编织复合材料试件的拉伸破坏模式有着很大的影响。四种不同拉伸断裂形式在实验中都出现过。由于搭接边缘的承载低，多数试件从搭接的一端整体断裂；搭接长度为2cm的试件，由于缝线的长度和根数最小，缝合区域的强度最低，出现分层断裂；个别试件由于搭接的两端强度接近，出现同时断裂的情况。
　　 本课题所得到的结论为缝合连接三维编织复合材料的结构设计、工程应用和力学性能研究提供了基础依据。

目录

文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 三维编织复合材料

1.2.1 三维编织技术的发展

1.2.2 三维编织工艺

1.2.3 三维编织复合材料的特点

1.3 缝合工艺

1.3.1 缝合复合材料的发展

1.3.2 缝合复合材料的特卢

1.3.3 缝合复合材料的研究情况

1.4 复合材料结构连接方法

1.4.1 胶接

1.4.2 机械连接

1.4.3 混合连接

1.5 本课题研究的主要内容及实际意义

1.5.1 本课题研究的主要内容

1.5.2 本课题研究的实际意义

第二章 缝合连接三维编织复合材料拉伸性能实验研究

2.1 实验的准备

2.1.1 测试目的与方案

2.1.2 测试标准与设备

2.1.3 试件的制备

2.2 拉伸性能测试与分析

2.2.1 复合材料试样制备

2.2.2 试验条件

2.2.3 试件参数

2.2.4 试验步骤

2.2.5 数据处理与分析

2.2.6 测试结果与分析

2.2.7 结果分析与讨论

第三章 缝合连接三维编织复合材料受力与破坏模式分析

3.1 缝合连接

3.2 缝合连接区域应力分析

3.3 缝合连接区域破坏模式理论分析

3.4 拉伸破坏模式实验分析

3.4.1 三维编织复合材料拉伸破坏机理

3.4.2 拉伸破坏形式及分析

第四章 结束语

参考文献

攻读硕士学位期间公开发表的论文

附表：缝合连接三维编织复合材料拉伸实验试件参数

致谢