二维多轴向经编碳纤维复合材料性能研究

本文采用相同工艺制备了三种多轴向经编碳纤维复合材料,研究了不同编织方式的碳纤维复合材料的冲击、压缩及摩擦性能。结果表明,三轴(±45°/90°)碳纤维复合材料表现出了突出的冲击性能,相比于二轴(±45°)复合材料,冲击强度提高90%,相比于四轴(-45°/0°/+45°/90°)复合材料,冲击强度提高45%。二轴(±45°)、三轴(±45°/90°)、四轴(-45°/0°/+45°/ 90°)碳纤维复合材料的压缩强度随着编织角的增加而增大,四轴相比于二轴压缩强度提高125.7%。温度对碳纤维复合材料的摩擦性能有直接影响,室温下与平纹编织碳纤维复合材料相比,多轴向经编碳纤维复合材料的摩擦系数更低,摩擦稳定性更高;高温下,复合材料摩擦系数随着试验温度的增加呈先减小后增大的趋势,当试验温度为150 ℃时,复合材料的摩擦系数有最小值。

多轴向经编针织增强材料的几何模型

在合理的假设基础上,通过建立的多轴向经编针织(MWK)增强结构单元体模型,推导出了几何结构参数之间以及与加工工艺参数之间的关系,并分析通过控制MWK的微观结构经编束缚的种类、束缚纱与增强纱的线密度之比、斜向纱线的取向和线密度等来调整工艺参数,建立了MWK增强结构纤维体积分数的理论公式,经验证理论值与实测结果吻合良好.