碳纤维纬编针织物增强复合材料层合板的力学性能

作     者：田芩 

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：2021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）] 080502[工学-材料学] 

主      题：碳纤维 纬编针织物增强复合材料 拉伸性能 弯曲性能 低速冲击性能 声发射无损检验 

摘      要：本课题针对碳纤维纬编针织物增强复合材料的力学性能和形变损伤破坏声发射检测进行研究。使用东丽T300 1K碳纤维长丝编织了1+1变化平针、双罗纹组织以及两种组织的层间、层内混杂纬编针织物,采用铺层成型工艺,将纬编织物与环氧树脂复合,制备碳纤维纬编针织物增强复合材料。研究了碳纤维纬编针织物增强复合材料的拉伸、弯曲和冲击性能,并使用声发射检测对材料在前两种实验中的基体开裂、纤维与树脂的脱粘和纤维断裂3种破坏形式进行了评价。分析了复合材料的铺层层数、织物铺层角度以及织物组织结构对碳纤维纬编针织物增强复合材料性能的影响。结果表明,随着层数和厚度的增加,复合材料的力学性能呈现上升趋势。两层织物层合的纬编针织物增强复合材料中1+1变化平针结构层合板拉伸和弯曲性能最高,拉伸断裂强度和弯曲强度分别为206.22MPa和213.43MPa。[0/90]比[0/0]拉伸断裂强度降低35%-50%。AE信号幅度和频率聚类分析得出纤维与树脂脱粘在3种破坏模式中为主要破坏模式,在沿双层1+1纬平针结构纬编复合材料线圈纵行方向拉伸和弯曲时均占据了60%以上的比例。在4J冲击能量下,三层双罗纹结构的纬编针织物增强复合材料承受的最大载荷较单层结构增长了275%。三层双罗纹[0/0/0]结构的碳纤维纬编针织物增强复合材料穿孔破坏的冲击能量为10J。