二维编织复合材料的结构及力学性能研究

作     者：夏燕茂 

作者单位：河北科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：秦志刚

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：玻璃纤维 二维编织物 手糊法 拉伸性能 弯曲性能 有限元分析 

摘      要：二维编织结构复合材料中的编织物增强体的纤维相互缠结,显示出较强的整体性,使它的拉伸强度,抗冲击性,损伤容限等性能都优于传统的层合复合材料。同时编织工艺自动化,提高生产率,复合工艺得到简化,降低了废品率。对于二维编织复合材料而言,二维编织物的细观结构的复杂性,使得对其进行宏观力学性能预测增加了一定的难度。因此采用试验研究结合有限元法来分析高性能纤维二维编织复合材料是具有一定意义的。首先,分析玻璃纤维的可编织性。试验结果是玻璃纤维拉伸强度高,编织后纱线损伤率低。采用高速全自动120锭二维编织机,编织10种不同编织参数的玻璃纤维二维编织管。其次,将编织的二维管压成双层的平面织物,再利用手糊法将织物和环氧树脂复合制备成复合材料试样,并测试试样的基本结构参数。结果表明,试样的纤维体积含量偏低。利用万能试验机测试试样的拉伸和弯曲性能,分析力学性能的影响因素和破坏机理。结果表明,影响因素有编织角、纤维体积含量等,其中编织角是主要影响因素。最后,利用Pro/E软件建立二维编织复合材料的单胞模型,结合ABAQUS软件对试样的拉伸性能进行模拟分析。结果表明,模拟分析的结果与拉伸试验测得的结果具有较好的一致性。