基于超声相控阵的机织层合复合薄板试件内部缺陷检测方法

针对机织层合薄板复合材料试件的内部缺陷,采用超声相控阵检测法对其进行超声100%扫查,并对得到的超声定位的缺陷区域进行分析;建立了超声回波A扫描波形图、B扫描图像以及C扫描图像和机织层合板复合材料内部区域缺陷分布的对应关系,分析比较了复合材料试件分别在同时激发4、8、16个晶片(阵元)的条件下得到的超声检测结果图,并在相控阵设置最优条件下对复合材料进行横纵方向超声扫描得到检测图,针对C扫描得到的缺陷扫查图进行定量分析。研究结果表明:扫描得到的超声A扫描波形图、B扫描图像以及C扫描图像在复合材料缺陷的位置上有一一对应的关系,超声相控阵检测法可用于机织层合板复合材料的无损检测及其缺陷的初步评价。

机织层合防弹面料的性能研究

利用自制压缩空气冲击装置对4块机织对位芳纶纯纺面料按22.5°旋转进行层合的面料进行抗冲击实验,并测试对位芳纶面料的服用性能。研究表明:1/1平纹对位芳纶纯纺层合织物抗冲击效果与抗起毛起球性均高于1/2斜纹面料,而相应面的透气率低于1/2斜纹面料;kevlar49对位芳纶机织层合面料抗冲击效果、相应面的透气率、抗起毛起球性均高于国产对位芳纶面料,而回潮率低于国产对位芳纶面料。相比抗冲击效果与服用性能,kevlar49对位芳纶机织层合面料优于国产对位芳纶面料。

二维与三维机织复合材料面内力学性能对比

设计并制备了结构形式和工艺参数相同的二维机织层合和三维机织复合材料,利用数字图像同步测试技术(DIC)系统地开展了经、纬向拉伸、压缩试验和面内剪切试验。结合试样表面应变场的演化过程和断裂形貌分析,对比研究了二维机织层合复合材料和三维机织复合材料的承载机制、力学性能和失效机制的差异。结果表明,经纱在层间的交织联锁对机织复合材料的宏观力学行为和承载机制有重要影响,三维机织复合材料牺牲了经向拉伸和压缩性能,得到了更好的结构整体性和更高的纬向性能。此外,三维机织复合材料的经向拉伸应力-应变曲线具有明显的非线性特征。同时,经纱对纬纱的强约束导致了纤维束/基体界面上的弱粘接,降低了三维机织复合材料抵抗剪切变形的能力。