三维机织复合材料力学性能的各向异性

     
       通过一系列的实验、分析，客观地评价了4种不同结构碳／环氧3D层-层正交角联锁机织复合材料沿0°、30°、45°、60°、90°方向的拉伸、压缩、弯曲强度和模量。实验结果表明：三维机织角联锁复合材料属正交各向异性材料，各个向的拉伸、压缩、弯曲强度和模量曲线呈枫叶形，具有明显的双主轴特性：4种不同结构复合材料的各向异性力学性能有差异，经向力学性能以带衬经的角联锁结构为最佳，而纬向力学性能以纬密大的角联锁结构为最佳；三维机织角联锁复合材料具有很强的性能可设计性，正确选择纤维原料、纤维细度、三维预制件的组织结构和各个纱线组分的排列密度，即可达到预期的性能指标要求。

      三维机织复合材料是指以沿x、y、z三个方向分布的纱线交织成空间网状整体结构的三维机织物为增强体构成的复合材料。三维机织复合材料因其优良的抗冲击损伤性能、力学性能、耐烧蚀性能和适合于大尺寸制件的生产受到航空航天部门的重视。此外，三维机织复合材料具有结构设计灵活、结构不分层、整体性高、异型件一次织造成型等特性。然而，三维机织复合材料由于纱线空间分布的不均匀性，必然赋予其正交各向异性的力学性能。充分认识并合理利用这种正交各向异性的力学性能是复合材料设计及应用人员面临并急需解决的问题。近年来，关于三维机织复合材料强度和模量的研究有不少报道[1-5]，然而对性能的各向异性研究得比较少。本文中对4种常用的3D机织复合材料沿0°、30°、45°、60°、90°方向的拉伸、压缩、弯曲性能进行了系统的实验研究和分析，实验和分析的结果丰富了三维机织复合材料的力学性能数据库，同时，为三维机织复合材料的应用提供了依据。

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