二维与三维机织复合材料面内力学性能对比

SUN Yang,HUANG Jian,HAN Chenchen, ZHAO Zhenqiang, ZHOU Haili, SUN Fangfang,LI Chao, ZHANG Chao, ZHANG Liquan

Acta Aeronautica ET Astronautica Sinica（2023）

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摘要

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.

关键词

2D woven composites,3D woven composites,mechanical properties,failure mechanism,layer-to-layer interlock structure

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