三明治型机织间隔织物复合板材层间及冲击性能研究

【摘要】：本文采用高强低伸工业涤纶为原料加工机织间隔织物,对间隔织物空间进行泡沫填充,面层与树脂进行复合,开发了三明治型复合材料板材,并对板材的各项力学性能进行了理论分析和实验研究。 首先进行了不同组织结构机织间隔织物的设计与织造。在机织间隔织物织造完成的基础上,选择聚氨酯泡沫作为填充材料,选用环氧树脂作为基体树脂进行复合材料板材加工。对复合材料板材的两种加工工艺——先填充后复合工艺和先复合后填充工艺,进行了实验探讨,最终确定选择先填充后复合工艺作为后续复合材料板材的加工工艺。 对复合板材的层间性能进行了研究,明确了材料的剪切和剥离的破坏模式。探讨了机织间隔织物组织结构对板材各项物理机械性能的影响。结果表明,复合板材受到剪切力的作用时,会产生泡沫和面板脱离的第一波峰剪切强度与结接纱断裂的第二波峰剪切强度。接结纱密度越大,板材剪切强度越大；较低的面板组织密度对第一波峰的剪切强度有有利的影响,但会对第二波峰的剪切强度产生不利的影响。随接结纱密度的增加,间隔织物复合材料板材失效所需的剥离力也随之增加；面板组织密度的增大使得复合板材的剥离性能有所提高；最大剥离力随着接结纱高度减小有增大的现象。 对机织间隔织物复合板材的冲击性能和冲击后板材的剩余侧压性能的研究表明,在相同冲击能量作用下,不同接结纱高度复合板材的损伤模式不同,低高度的板材易产生皱损损伤,较高高度的板材为面板和芯子的冲击破损。在相同的冲击能量下,面层组织为方平的复合板材表观破坏程度较小,而面层组织为平纹的复合板材的表观破坏最为明显。随着冲击能量的增大,材料剩余侧压强度均不断下降。其中面板组织为平纹的复合材料板材侧压强度下降幅度最小,而面板组织为方平的板材侧压强度下降幅度最大。