三维编织复合材料冲击损伤分布的温度和结构效应

胡美琪, 孙宝忠, 顾伯洪 （东华大学纺织学院）

摘要：三维编织复合材料是通过纤维束编织和基体成型制备得到的复合材料, 能以“近净成型”的方式实现材料结构一体化制造复杂外形结构件, 减少装配连接数量. 该材料已经在航空航天、高速车辆和重要民用设施中得到广泛应用. 我们采用高速摄影记录冲击变形过程, 用计算机断层扫描(CT)技术和有限元方法表征三维编织碳纤维/环氧树脂复合材料在多次冲击加载下的内部损伤分布与环境温度、细观结构间的关系. 研究发现, 温度增加,树脂由脆性失效变为韧性失效, 界面黏结强度降低, 失效模式变为纤维/树脂界面开裂和树脂脱黏; 编织角增加,失效模式由界面开裂转变为树脂脱黏开裂和界面开裂同时发生, 抗冲击容限提高, 吸收能量增加导致局部温升提高; 冲击次数增加, 冲击损伤的积累导致增强体变形、界面开裂和树脂脱黏有明显的累加效应.

关键词：三维编织复合材料, 编织结构, 温度效应, 冲击损伤