固化温度对双轴向经编增强复合材料弯曲性能的影响

测试分析了4种固化温度下,双轴向经编玻纤复合材料沿0°和90°方向的弯曲性能。以0°/90°双轴向经编玻纤织物为增强体,E-2511-1A环氧树脂/2511-1BT固化剂为基体,应用VARTM工艺成型。其中固化温度分别为70℃、80℃、90℃和100℃,测试试样沿0°和90°的弯曲性能。结果表明:在三点弯曲加载形式下,试样损伤主要集中在中间加载区,中性面损伤最小,距离中性面越远损伤越大。在VARTM成型过程中,固化温度对双轴向经编玻纤复合材料的弯曲力学性能有影响,固化温度为80℃时的弯曲性能最佳。     

双轴向与四轴向经编复合材料弯曲性能对比实验研究

对比分析了双轴向、四轴向经编玻璃纤维复合材料分别沿0°和90°方向的弯曲性能。分别以0°/90°双轴向和0°/+45°/90°/-45°四轴向经编玻璃纤维织物为增强体,E-2511-1A环氧树脂/2511-1BT固化剂混合液为基体,基于VARTM实现复合材料试样成型,测试并比较两种复合材料沿0°和90°的弯曲性能。结果表明:四轴向经编复合材料弯曲试样纱线损伤和分层失效现象较双轴向经编复合材料严重,增大复合材料增强体内0°或90°纱线线密度有助于提高该方向复合材料的弯曲强度和弯曲模量。同时,由于+45°或-45°纱线层存在,可在一定程度上提高复合材料的弯曲强度。     

玄武岩纤维四轴向经编复合材料力学性能研究

纺织结构玄武岩纤维增强树脂基复合材料具有优异的力学性能。以四轴向经编玄武岩织物为增强体,E-2511-1A环氧树脂与2511-1BT固化剂混合胶液基体,基于真空辅助VARI(Vacuum Assisted Resin Infusion)成型技术制备复合材料试样,实验测试了准静态下试样沿0°,45°,90°的拉伸及弯曲性能。结果表明:四轴向经编复合材料沿不同方向拉伸强度、模量的大小关系是90°0°45°;弯曲强度、模量的大小关系是90°45°0°。强度和模量区别主要取决于增强体纱线束的细度和排列。另外,拉伸断裂截面显示,四轴向经编增强体可以有效改善拉伸分层失效和断裂截面处纤维抽拔等现象;复合材料的弯曲破坏失效图显示,即使到最大弯曲挠度,试样仍然没有发生明显断裂,由此可知四轴向经编玄武岩纤维增强复合材料具有较高的韧性。     

氧化石墨烯改性碳玻混杂纤维增强复合材料的压缩性能

为研究双轴向碳玻混杂复合材料压缩性能,采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)制备不同质量分数的纳米氧化石墨烯(GO)改性碳玻混杂纤维复合材料试样,分析不同GO质量分数对碳玻混杂复合材料压缩性能的影响.结果表明:经GO改性后复合材料试样沿0°和90°方向压缩强度分别提高了12.24％ 和19.64％.以试样压缩性...     

捆绑组织对三维正交机织复合材料拉伸性能的影响

以高强涤纶纱为原料,借助自主改造的二维小样机织造三种捆绑组织(平纹、斜纹和缎纹)的三维正交机织物,再采用真空辅助树脂传递模型工艺制作三维正交机织复合材料。重点研究三种不同的捆绑组织对三维正交机织复合材料拉伸性能的影响。结果表明:三维正交机织复合材料沿经向拉伸时断裂表面较平整,沿纬向拉伸时断裂处形状不规则;捆绑组织为缎纹的三维正交机织复合材料的拉伸性能整体最好,捆绑组织为平纹的三维正交机织复合材料拉伸性能整体最差;三种捆绑组织的三维正交机织复合材料纬向拉伸断裂强度大于经向拉伸断裂强度。     

三维正交机织复合材料拉伸性能研究

阐述了三维正交机织复合材料沿不同方向的拉伸力学性能。复合材料以三维正交机织玻璃纤维织物为增强体,以环氧树脂为基体,基于真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺成型并制备试样。测试了试样的拉伸性能,结果表明:该三维正交机织复合材料90°(纬向)的拉伸性能优于0°(经向),但断口处存在严重的纤维抽拔和界面脱粘现象;增强体结构中经纱和纬纱含量对拉伸性能影响较大,面内某一纱线含量高,则该方向拉伸性能就强。同时,Z纱有效地改善了普通层合板复合材料拉伸分层失效的缺陷,但玻璃纤维与树脂基体界面结合性能较差。     

三维正交机织玻纤复合材料界面改性及弯曲性能研究

纤维/基体界面特性影响复合材料性能,为提高纤维/基体界面性能,基于纤维表面热处理与硅烷偶联剂改性相结合的方法处理三维正交机织物。分别以改性前后织物为增强体,树脂与固化剂的混合胶液为基体,采用VARTM工艺成型复合材料。测试试样沿0°和90°方向的弯曲性能。结果表明,试样沿0°方向的弯曲强度略有下降,而弹性模量增加。沿90°方向的弯曲强度和弹性模量均增加。由此可知,硅烷偶联剂改性可以提高纤维/基体界面结合强度,从而改善了复合材料的力学性能。纤维FTIR谱图和试样断裂截面SEM图也证实纤维/基体结合强度得到了提高。     

机织平纹布和经编双轴向布层合材料抗冲击性能研究

本文主要研究机织平纹布与经编双轴向布成型的层合材料在冲击实验中能量吸收差异的成因 ,了解织物结构对冲击损耗的影响 ,从而比较机织平纹布和经编双轴向布抗冲击性能的优劣。通过机织平纹布和经编双轴向布及其纱线断裂强度和断裂功的测定以及层合板的冲击实验 ,分析了两种织物的结构差异以及对层合板抗冲击性能的影响 ,做出了影响冲击损耗的因素评述。     

预定向增强针织物线圈结构模型的研究进展

预定向增强针织物是一种在复合材料领域里广泛应用的针织结构,它们的线圈几何结构对复合材料的力学性能有很大的影响.文中介绍了针织物线圈结构模型的研究历史,对经编和纬编预定向增强针织物线圈结构模型进行了详细的分析讨论.经编包括:衬纬经编线圈结构模型、双轴向增强经编织物线圈模型、MWK织物(多轴向增强经编织物)的单胞分析模型和经编多轴向增强结构的三维模型;纬编包括:MBWK织物(纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料)的线圈几何模型和用NURBS方法建立MBWK织物的线圈结构模型.     

四轴向经编增强复合材料力学性能研究

为研究四轴向经编增强复合材料的力学性能,基于真空辅助树脂传递模塑工艺,制备玻璃纤维四轴向经编织物/环氧树脂复合材料试样,测试并分析试样沿0°、±45°及90°四个方向的拉伸和弯曲性能。结果显示:试样沿0°、±45°和90°方向具有相近的拉伸及弯曲性能,近似呈各向同性,表明该四轴向经编增强复合材料面内力学性能有较好的均匀性;通过提高增强体内纱线线密度、铺放密度及纤维/环氧树脂界面结合力等方法,可增强四轴向经编增强复合材料的拉伸和弯曲性能。     

纬编双轴向多层衬纱织物增强高性能头盔

介绍了MBWK织物(纬编双轴向多层衬纱织物)的结构以及拉伸、弯曲等力学性能.比较了该织物与经编双斜向(±45°)、双轴向(0°/90°)、多轴向(0°/90°/±45°)织物,UD材料及机织物的成型性.分析了MBWK织物在开发高性能头盔方面的优势.MBWK织物继承了经编轴向织物的力学优点且成型性颇佳,其纱线潜能利用率高,幅宽可以加大,上机操作灵活.     

多层多向机织复合材料细观结构建模及其性能

为分析多层多向机织复合材料的细观结构,基于多层多向机织工艺及不同于传统机织结构的纱线空间运动规律,推导了工艺参数与结构参数之间的关系,建立了细观结构分析模型;为研究多层多向机织复合材料的拉伸性能和失效机制,采用多层多向机织工艺、树脂传递模塑复合工艺,以碳纤维和环氧树脂为原材料制备了2种不同结构的多层多向机织复合材料,采用万能试验机和非接触全场应变仪对材料进行了0°和90°方向的准静态拉伸性能测试,并与正交三向机织复合材料进行了对比分析。结果表明:斜向纱的存在对多层多向机织复合材料的拉伸破坏模式和断口形貌有较大影响,斜向纱一定程度上阻碍了裂纹和应变沿承载方向扩展,0°方向拉伸试样断口处经纱层内经纱全部断裂,90°方向拉伸试样断口处纬纱层内纬纱全部断裂,2个方向的拉伸试样斜向纱层中均存在部分斜向纱纤维未断裂,拉伸试样非完全断裂。     

柔性多轴向经编聚氨酯涂层织物的拉伸性能

为获得多轴向经编聚氨酯涂层织物的各向增强性能,沿涂层织物0°、22.5°、45°、67.5°和90°5个方向裁取试样,以单轴拉伸试验为基础,分析了织物的拉伸曲线和弹性模量;同时采用数字图像相关系统(DIC),分析了织物的形变特征,计算了泊松比。利用正交各向异性模型对22.5°和67.5°方向的弹性模量和泊松比进行预测。结果表明:该材料具有良好的延伸性,各个方向试样的延伸度均大于400%;越接近67.5°弹性模量越大;由DIC云图分析得知,拉伸初期该材料的横向收缩变形是不均匀的,中间收缩较快,边缘收缩得较慢,而纵向拉伸变形相对均匀;使用正交各向异性关系对涂层织物的弹性模量和泊松比有较准确的预测,误差的绝对值都小于23.69%。     

纤维排列对玄武岩纤维复合材料拉伸性能的影响

选用玄武岩纤维平纹织物(P)、玄武岩纤维单轴向织物(U)并采用不同铺层结构(PPPP、UUUU、PUPU)形成增强体,E-2511-1A环氧树脂和2511-1BT固化剂(质量比为100∶30)作为基体,基于真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺实现玄武岩纤维复合材料成型,通过拉伸试验和纤维体积分数测试,探讨纤维排列对玄武岩纤维复合材料拉伸性能的影响。结果表明,三种不同铺层结构的玄武岩纤维复合材料中,UUUU铺层结构的当量拉伸断裂强度最大(555.4 MPa),略高于PUPU铺层结构(510.1 MPa),比PPPP铺层结构(338.5 MPa)提高了64.08%;PUPU铺层结构的当量拉伸模量最大(8.234 GPa),比当量拉伸模量最小的PPPP铺层结构(5.734 GPa)提高了43.60%;UUUU铺层结构的当量拉伸断裂伸长率最大(12.308%),约是PPPP铺层结构(6.705%)和PUPU铺层结构(6.388%)的两倍。     

玄武岩织物增强聚乳酸复合材料的制备及其拉伸断裂性能

为提高聚乳酸复合材料的力学性能,以玄武岩织物(BF)为增强材料,聚乳酸(PLA)为基体材料,采用真空灌注法制备玄武岩织物增强聚乳酸复合材料。研究了偶联剂KH550质量分数、铺层层数、铺层角度对BF/PLA复合材料拉伸断裂性能的影响,并借助扫描电子显微镜对复合材料拉伸实验后的断裂形貌图进行分析。结果表明:随着KH550质量分数的增加,BF/PLA复合材料的拉伸断裂强度出现先增大后减小的趋势,且KH550质量分数为3%时处理效果最佳,此时复合材料的拉伸断裂强度提高到82 MPa,且断面整齐;玄武岩织物铺层角度为0°和90°时,复合材料的拉伸断裂性能较优,45°铺设时最差,且拉伸实验后层间分离现象明显;在一定范围内复合材料的断裂强度随玄武岩织物铺层层数的增加而增加。     

三维正交机织复合材料的冲后压缩性能

为揭示纱线张力对三维机织复合材料抗冲击及冲后压缩性能的影响规律,基于多剑杆织造工艺,配置不同接结纱张力(25、50、100 cN)织造三维正交机织物,通过真空辅助树脂传递模塑成型工艺制备复合材料,并在室温下进行低速冲击及冲后压缩性能测试。结果表明：当接结纱张力为100 cN时,试样在冲击载荷下发生表层树脂大面积破裂和剥离并使纬纱失去支撑,同时,试样表层纬纱发生较大卷曲,促使压缩载荷发生屈曲失效;接结纱张力为100 cN试样的压缩性能相比接结纱张力为25 cN试样下降约50%;接结纱张力较高时易导致纬纱卷曲增大和树脂富集,并由此降低试样的弯曲刚度和冲后压缩性能。     

经编双轴向织物撕裂性能研究

对经编双轴向织物进行了撕裂性能测试分析,得出了衬经衬纬纱密度(受力方向上衬经衬纬纱密度)与撕裂强力之间的关系,并对经编双轴向织物的撕裂特性进行了初步研究。     

三维正交机织物织造及复合材料成型工艺研究

详细阐述三维正交机织物的结构特征、织造原理及织造工艺,以三维正交机织物为增强体、环氧树脂为基体,采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺成型,制成复合材料,并分析其内部结构。结果表明:由普通织机改造的多综眼多剑杆织机可以织造三维正交机织物,成型后复合材料内的纱线形状和位置未发生明显变化,树脂较好地渗透到织物内部,复合材料具有较高的纤维体积分数。研究结果为进一步研究三维正交机织复合材料的力学性能及应用奠定了基础。     

组合式三维机织复合材料的制备及其抗高速冲击性能

为研发轻质柔软的高效防护装备,以超高分子量聚乙烯（UHMWPE)纤维为原料,以正交与准正交结构单元为基础,设计了8种组合式的三维机织结构,试制UHMWPE组合式机织复合材料。研究采用弹道侵彻试验及刚柔性试验测试了复合材料的抗高速冲击性能及柔软性,探讨了影响材料防弹性能及服用性能的主要因素。研究表明：正交结构单元能够有效抵抗剪切作用,适合作为冲击面。在高速冲击下,冲击面为正交结构单元的机织复合材料单位面积吸收能量值比冲击面为准正交结构单元的机织复合材料高出了35.7 %;但准正交结构单元对于抗拉伸作用具有优势,且准正交结构织物抗弯刚度值仅为组合式结构织物最大值的52 %,具有较好的柔软性。     

聚氯乙烯膜结构复合材料的光氧老化行为及评价

为探究经编和机织涂层膜结构复合材料的光氧老化行为,以涤纶经编和机织聚氯乙烯(PVC)涂层膜结构复合材料为对象,选取6种织物试样,研究其在紫外光辐射下的老化现象,同时与涤纶纱线力学性能的老化效应进行对比;同时研究了老化实验过程中复合材料的光氧老化行为及力学性能变化,并分析了其微观损伤机制。结果表明:涂层膜对基布纱线起到了很好的保护作用;经编织物膜结构材料老化后的初始模量均高于机织物膜结构材料,断裂强力保持率则反之;在辐射能为82.08×10³ kJ/m²时,织物的横密和纵密均为24根/(5 cm)的单面经编膜结构复合材料断裂强力保持率仅为62.4%,且其涂层对基布的保护作用已失效,涂层膜表面严重粉化和黏结;另外5种双面膜结构试样断裂强力保持率均在85%以上,在此辐射能范围内涂层面变粗糙,但仅出现少量沟槽,表现出良好的抗光氧老化性能。