起圈织物增强复合材料的细观结构和力学性能研究

【摘要】：机织复合材料因其优良的力学性能和优异的仿形能力在航空航天领域得到了广泛的应用。起圈织物增强复合材料是一种新型的机织复合材料，通过在织物表面形成可以有效植入两层预制体之间树脂层的Z向毛圈，提高了复合材料抗分层、耐冲击能力。 本文以粗纱起圈增强复合材料为例，研究了起圈织物增强复合材料的细观结构和力学性能，主要研究内容可分为以下三个部分： 第一部分重点研究了起圈织物增强复合材料的细观几何结构和面内力学性能。通过合理假设建立了一种细观力学模型，计算出复合材料的纤维体积含量，利用体积平均化方法结合蔡-吴（Tsai-Wu）理论对材料的拉伸、压缩强度进行了理论分析，并与实验结果进行了对比。 第二部分进行了起圈织物增强复合材料层间力学性能的有限元分析。建立了起圈织物增强复合材料平拉有限元模型,采用有限元分析方法对其进行了数值模拟，分析了其损伤演变过程，得到了材料的平拉强度，并与实验值进行了对比。 第三部分对起圈织物增强复合材料的成型工艺和力学性能进行了研究。用真空吸胶工艺制作了各种符合要求的试验件，对起圈织物增强复合材料的拉伸、压缩、纵横剪切、短梁剪切、平拉、双面剪切性能进行了实验研究，并与平面机织层合复合材料力学性能进行了对比，得出了一些有益的结论。