發(fā)布時間：2018-08-11 18:29

【摘要】：編織鋪層復(fù)合材料,國外學(xué)者大多稱其為Over-braiding composites materials,它的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,研究它的力學(xué)性能是目前國內(nèi)外學(xué)者面臨的主要問題之一。而且壓縮性能作為力學(xué)性能中較難測定的難題之一,也是我們研究的重點方向。本課題主要是對編織鋪層復(fù)合材料的壓縮性能進(jìn)行探討,目的是得推導(dǎo)出一套表征或者能夠在一定程度上定量描述其壓縮時的彈性性能的計算方法,并對其壓縮破壞模式作簡要分析。首先,在立體式二維編織機上編織,設(shè)計編織所用芯模的尺寸,編織不同層數(shù)的編織鋪層復(fù)合材料,在MTS 647 Hydraulic Wedge Grip儀器上進(jìn)行壓縮試驗,測試不同編織層數(shù)的試樣,得到編織鋪層復(fù)合材料的壓縮數(shù)據(jù)。其次,通過在體式顯微鏡下,觀測編織鋪層復(fù)合材料紗線走向,考慮紗線在交織處屈曲起伏,纖維軸向模量會有部分損失,提出纖維軸向模量損失系數(shù)ξ。通過測量編織復(fù)合材料中的基本參數(shù),結(jié)合復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)、彈性力學(xué)、迭層理論和多層等效彈性力學(xué)模型,利用推導(dǎo)出一套比較簡單而實用的二維兩軸編織鋪層復(fù)合材料平均壓縮模量的計算方法。最后,分析討論多層碳纖維/環(huán)氧樹脂編織鋪層復(fù)合材料的壓縮性能。主要考慮不同層數(shù)下不同編織角度的編織鋪層復(fù)合材料平均壓縮模量的變化規(guī)律及編織鋪層復(fù)合材料的壓縮破壞模式。結(jié)論分析表明:一、提出了一套較為精確地計算2×2結(jié)構(gòu)編織鋪層復(fù)合材料單層和多層的壓縮彈性性能的方法,結(jié)果表明,該套計算方法與實測結(jié)果非常接近,是可行的。該套計算方法比較簡單,適合于工程應(yīng)用,比如復(fù)合材料制備過程中的性能評價,復(fù)合材料制備工藝的控制與改進(jìn),復(fù)合材料產(chǎn)品的設(shè)計等。二、對于編織鋪層復(fù)合材料的進(jìn)行壓縮試驗后可知:(1)在纖維體積分?jǐn)?shù)基本保持一致的情況下,同一塊板內(nèi),若編織角有差異,則編織角影響復(fù)合材料的壓縮性能。編織角大的平均壓縮模量小。隨著層數(shù)增加,厚度增大,編織鋪層復(fù)合材料的平均壓縮模量呈下降趨勢。(2)材料在未壓縮破壞前,應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈線性狀態(tài),在壓縮初始階段呈現(xiàn)彈性變形,隨著應(yīng)變的增加,應(yīng)力迅速上升到最高值,達(dá)到最高值,下降相對于來說比較緩慢。(3)編織鋪層復(fù)合材料壓縮破壞過程,最主要的破壞形式是分層現(xiàn)象,這種破壞時分層現(xiàn)象的程度是介于單向布鋪層復(fù)合材料和三維編織復(fù)合材料之間的。在同一試驗條件下,隨層數(shù)增加,層數(shù)多的編織鋪層復(fù)合材料的破壞程度比層數(shù)少的嚴(yán)重些。在同一層中,編織角小的內(nèi)側(cè)破壞比編織角大的外側(cè)厲害些。裂紋與加載方向呈一定角度,裂紋擴展未超過有效壓縮長度。
[Abstract]:The braided laminated composite is often referred to as Over-braiding composites material by foreign scholars. Its application is becoming more and more extensive, and the study of its mechanical properties is one of the main problems faced by scholars at home and abroad. As one of the difficult problems in mechanical properties, compression performance is also the focus of our research. This paper mainly discusses the compressive properties of braided laminated composites. The purpose of this paper is to deduce a set of calculation methods which can describe the elastic properties of braided laminated composites or describe quantitatively the compressive properties of braided composites to a certain extent. The compression failure mode is analyzed briefly. First of all, braiding on the three-dimensional two-dimensional braiding machine, designing the size of the core die for braiding, braiding different layers of braided laminated composites, and carrying out compression tests on the MTS 647 Hydraulic Wedge Grip instrument to test the samples with different braiding layers. The compression data of braided laminated composites were obtained. Secondly, by observing the yarn direction of braided laminated composite yarn under the shape microscope, considering the buckling and undulating of the yarn at the interlaced place, the axial modulus of the fiber will be partially lost, and the coefficient 尉 of the axial modulus loss of the fiber is put forward. By measuring the basic parameters of braided composites, combining the microstructure of composites, elastic mechanics, lamination theory and multi-layer equivalent elastic mechanics model, A simple and practical method for calculating the average compression modulus of two-dimensional two-axis braided composites is derived. Finally, the compressive properties of multilayer carbon fiber / epoxy braided composites are analyzed and discussed. The variation of average compression modulus of braided laminated composites with different braiding angles and the compressive failure mode of braided laminated composites are considered. The results show that: firstly, a set of methods to calculate the compressive elastic properties of 2 脳 2 braided composite materials are presented. The results show that this method is very close to the measured results and is feasible. The method is simple and suitable for engineering applications, such as the evaluation of properties in the preparation of composite materials, the control and improvement of the preparation process of composite materials, the design of composite products and so on. Secondly, the compression tests of braided laminated composites show that: (1) when the fiber volume fraction is basically the same, if the braiding angle is different, the braiding angle will affect the compression properties of the composites. The average compression modulus with large braiding angle is small. With the increase of layer number and thickness, the average compression modulus of braided laminated composites decreases. (2) the stress-strain curve of braided laminates shows linear state before compression failure, and shows elastic deformation at the initial stage of compression. With the increase of strain, the stress rises rapidly to the highest value and reaches the highest value, and the decrease is relatively slow. (3) the main failure form of braided composite is delamination. The degree of delamination is between unidirectional laminated composites and three-dimensional braided composites. Under the same test conditions, with the increase of the number of layers, the degree of failure of the braided composite with more layers is more serious than that of the number of layers. In the same layer, the inner side with a small braiding angle is more destructive than the outer side of the braided angle. The crack is at a certain angle to the loading direction, and the crack propagation is no longer than the effective compression length.
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB332

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陶萍;陳曉麗;牛偉;;硅泡沫中水分含量變化及其對壓縮性能的影響[J];陶瓷學(xué)報;2008年03期

2 鐘崇巖;曹海建;李娟;;組織結(jié)構(gòu)對三維整體中空復(fù)合材料壓縮性能的影響[J];材料導(dǎo)報;2012年S2期

3 董世章;;具有高壓縮性能的波紋管[J];儀器制造;1974年05期

4 童家賢 ,李順和 ,陳淑琴;板材、型材壓縮性能試驗研究[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報;1982年S2期

5 王惠民;復(fù)合材料橫向壓縮性能的研究[J];復(fù)合材料學(xué)報;1994年01期

6 譚宏源,劉宗惠,魏德卿;豬革壓縮性能的研究[J];皮革化工;1998年03期

7 陳運能,鄧棟,吳小琴,王府梅;定向纖維集合體壓縮性能的研究[J];東華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2002年03期

8 李鴻順;曹海建;錢坤;俞科靜;;機織間隔織物壓縮性能有限元分析[J];紡織學(xué)報;2010年07期

9 童家賢,李順和,陳淑琴;板材、型材壓縮性能試驗研究[J];航空學(xué)報;1983年01期

10 龔明明;譚麗麗;耿芳;楊柯;;新型多孔鎂壓縮性能的有限元分析[J];金屬學(xué)報;2008年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 白克江;張江山;;生產(chǎn)工藝對產(chǎn)品壓縮性能的影響[A];第十一屆中國摩擦密封材料技術(shù)交流暨產(chǎn)品展示會論文集（摩擦卷）[C];2009年

2 李鴻順;曹海建;錢坤;俞科靜;;機織間隔織物壓縮性能有限元分析[A];“五洋杯”2010年江蘇紡織學(xué)術(shù)論文集[C];2011年

3 楊紅娜;李嘉祿;黃航;;三維編織復(fù)合材料壓縮性能研究[A];復(fù)合材料：生命、環(huán)境與高技術(shù)——第十二屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集[C];2002年

4 賀崇武;蔡昕鎖;;復(fù)合材料壓縮性能試驗研究[A];復(fù)合材料：生命、環(huán)境與高技術(shù)——第十二屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集[C];2002年

5 曹海建;錢坤;魏取福;李鴻順;;三維整體中空復(fù)合材料壓縮性能的有限元分析[A];“五洋杯”2010年江蘇紡織學(xué)術(shù)論文集[C];2011年

6 王夢遠(yuǎn);曹海建;錢坤;袁守忍;;三維機織夾芯復(fù)合材料的制備與壓縮性能研究[A];第十屆長三角科技論壇——紡織分論壇論文集[C];2013年

7 吳剛;趙龍;高艷秋;黃峰;劉強;趙攀峰;;縫合工藝參數(shù)對縫合層板拉伸、壓縮及沖擊后壓縮性能的影響研究[A];復(fù)合材料——基礎(chǔ)、創(chuàng)新、高效：第十四屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集（下）[C];2006年

8 魏宏艷;楊勝春;沈真;周建鋒;沈薇;王儉;;復(fù)合材料壓縮試驗方法的對比分析與研究[A];第十五屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];2008年

9 黃海;何立峰;邱志聰;趙利芳;徐芳;;濕度和試驗速度對~6LiD壓縮性能的影響[A];中國工程物理研究院科技年報（2005）[C];2005年

10 陳丁丁;;某含鋁炸藥高溫條件下動態(tài)壓縮性能研究[A];第十二屆全國實驗力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李良軍;層狀陶瓷的制備、動態(tài)壓縮性能及抗沖擊機理[D];西北工業(yè)大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 廖益龍;多孔鈦及合金制備與抗壓縮性能的基礎(chǔ)研究[D];重慶大學(xué);2015年

2 王雅正;原位自生TiC_(0.5)顆粒增強Cu(Sn)復(fù)合材料的制備及壓縮性能研究[D];北京交通大學(xué);2016年

3 王剛;柔性石墨基導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備及性能研究[D];清華大學(xué);2015年

4 趙軍;織物開關(guān)結(jié)構(gòu)仿真與壓縮性能研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2016年

5 曹富華;三維連通網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)富銅鉬銅復(fù)合材料的制備及動態(tài)壓縮性能研究[D];湖南科技大學(xué);2016年

6 王夢蕾;酚醛泡沫的壓縮性能研究及其在泡沫夾芯復(fù)合材料中的應(yīng)用[D];江南大學(xué);2017年

7 徐倩;二維二軸編織鋪層復(fù)合材料壓縮性能研究[D];東華大學(xué);2017年

8 劉鵬飛;變結(jié)構(gòu)參數(shù)下的間隔織物壓縮性能表征與建模研究[D];東華大學(xué);2015年

9 王亞維;合金元素對TiC_xN_y-TiB_2/Ni復(fù)合材料壓縮性能的影響規(guī)律及機制[D];吉林大學(xué);2013年

10 劉景艷;三維多向紡織復(fù)合材料壓縮性能研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2005年

，

本文編號：2177853