变厚度三维机织复合材料的抗冲击性能

为解决变厚度层合复合材料受到载荷时易分层导致其力学性能变差的问题,使用800 tex玄武岩纱线作为经纬纱,采用分层角联锁结构设计并织造了整体性优异的连续变厚度三维机织物,并采用树脂传递模塑工艺制备了树脂基变厚度三维机织复合材料,同时织造了同纬铺层和同经铺层2种不同结构的层合复合材料进行对比测试。然后对变厚度层合复合材料分别进行25、50、75、100 J的不同冲击能低速冲击实验,并通过单独分析冲击能为100 J时3种复合材料的损伤面积探究其损伤机制。结果表明:在冲击能为25、50、75 J时,变厚度三维机织复合材料与同纬铺层结构复合材料的刚度退化呈现高度一致性,二者抗冲击能力均优于同经铺层结构复合材料,变厚度三维机织复合材料损伤载荷大于2种铺层复合材料;层合材料受到冲击损伤时,因其层间无纱线连接,能量在材料层间传播时消耗,从而产生较大范围的分层损伤;而变厚度三维机织复合材料具有层间连接的经纱,受到冲击时应力在材料经纱连接作用下内部不断传播导致材料整体受载,因此具有更高的损伤容限。

纵横双向变厚度三维机织物组织设计

阐述纵横双向变厚度三维机织物的结构设计原理,选用多层接结组织为基础,在纵向连续变厚度结构的设计基础上,合理设计经向垫纱的分布方案,完成了纵横双向变厚度三维机织物的组织设计。