三维编织与层合复合材料力学性能对比试验
三维编织复合材料力学性能研究进展
Ｄｅ ｅｏ ｍｅｎ ｆＩｖ ｓｉａ ｉ ｎ ｏ Ｍｅ ｈ ｎｃ ｌＰｒ ｐ ｔ ｓ ｏ ｖ ｌｐ ｔｏ ｎ ｅ ｔ ｔ ｇ ｏｎ ｉｔ ｃ ａ ｉａ ｏ ｅｒｅ ｆ ｉ
３ ａｄ ｄ Ｃｏ ｏ ｉ ｓ Ｂｒ ｉｅ ｍｐ ｓｔ Ｄ ｅ
Ｚ ＥＮＧ Ｔ ｏ ＪＡ ｉ ｉ ａ ， Ｉ ＮＧ Ｌ ・ ｌ
ｐ ｏ ｌ ｍｓ ｉ ｒ ｓ ｎ ｔ ｄ ｅ ｌ ｕ ｒ ｂ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｕ ｉｓ ａ ｅ ｓ ｍｍａ ｚ ｄ ａ ｄ ｆ ｔ ｒ ｎ ｅ ｔ ａｉ ｇ ｔ ｎ ｓ ａ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ． ｎ ｓ ｉ ｒ ｅ ｎ ｕ ｕ ｅ ｉ ｖ ｓｉ ｔ ｒ ｄ ｒ ｒ ｐ ｓ ｄ ｇ ｎ ｅ Ｋｅ ｒ ｓ ３ ｒ ｉｅ ｏ ｏ ｉ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ： ｂ ａｄ ｄ ｃ ｍｐ ｓｔ ；ｍｅ ｈ ｎｃ ｌｐ ｏ ｅ ｔ ｓ ｅ ｍｅ ｒ ｄ ｅ ；ｓｉ ｎ ｓ ；ｓ ｅ ｇｈ Ｄ ｅ ｃ ａ ｉａ ｒ ｐ ｒｉ ；ｇ ｏ ｔ ｃ ｍｏ ｌ ｔ ｅ ｓ ｔ ｎ ｅ ｉ ｆ ｒ ｔ
复合 材料 实体模 型． 最后 ， 总结 了 目前研 究 中存在 的 问题 ， 对未来 的研 究趋势进行 了展 望． 并 关键词 ： 维编织 复合材料 ；力 学性 能 ；几何模 型 ；刚度 ；强度 三 中图分 类号 ： Ｂ ３ Ｔ ３２ 文献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ：１０ — ６ ３ ２ １ ） ｌ ０ ３ — ８ ０ ７ ２ ８ （０ １ Ｏ 一 ０ ４ ０
ｐ ｓｔｓｂ ｓ ｄ ｏ ｏ ｍｉｇ ｔｃ ｏ ｏ ｙ，ｂｒｉ ｅ ｒ ｃ ｄ ｒ ｎ ｈ ｏ ｒｅ ｏ ｈ ａ ｓ ａ ｅ ｉ ｔｏ ｕｃ ｄ Ｆｉａｌ ｏ ｉ ａ ｅ ｎ ｆ ｒ ｎ ｅ ｈｎ ｌｇ ｅ ａｄ ｄ ｐ ｏ ｅ ｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｕ ｓ ｆｔ ｅ ｙ ｍ ｒ ｎ ｒｄ ｅ ． ｎ ｌ ｙ，ｓ ｍｅ ｏ
三维编织复合材料力学性能研究进展
国内外在近 30 年内对三维编织复合材料的细观结构与 观力学性能之间的关系进行了研究和探索 取得了一些突出 的成就 并逐渐发展成力学和材料领域的一个热门研究方 向。在试验方面，自 20 世纪 80 年代起，MACANDER 等[3] 就对三维编织复合材料的拉压剪弯等典型静态力学性能进 行了系统的试验研究；KALIDINDI 等[4]研究了纤维体积含量 和编织角对材料力学性能的影响；SHIVAKUMAR 等[5]进一 步揭示了三维编织复合材料的压缩强度和失效机制。关于三 维编织复合材料冲击力学行为和断裂形态随应变率的变化 趋势也有相关报道[6-7]。
科技与创新┃Science and Technology & Innovation
文章编号：2095－6835（2021）13－0108－06
2021 年 第 13 期
三维编织复合材料力学性能研究进展
吴亚波，江小州，刘 帅，袁 航，张尧毅，惠永博，侯荣彬
（中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，四川 成都 610056）
国内也不乏试验研究三维编织复合材料力学性能的相 关报道。张迪等[29]对比研究三维多向编织和层合板复合材料 的力学性能。四种三维多向编织结构分别利用三维四向、三 维五向、三维六向和三维七向编织工艺制备；三种层合复合 材料利用帘子布制成，分别为 0°单向板、90°单向板和层合 板［0 /（ ± 45）2 /90］2s。同时进行拉伸、压缩和剪切试 验。结果表明与三维编织试样相比，0°单向板的拉伸和压缩 性能最高，而其他层合试样的各项性能均较低；对于编织试 样，编织角越小，纵向拉伸和压缩性能越高，剪切性能越低； 发现编织结构和编织角是影响材料破坏模式的重要因素。李 翠敏等[30]研究了三维编织碳纤维复合材料的剪切性能，结果 表明，三维五向较三维四向编织复合材料剪切性能好；三维 编织复合材料剪切强度沿长度方向随着编织角的减小而增 加；切边三维编织复合材料试件受剪切破坏时在加载点附近 侧表面裂缝沿纱线走向分布，上下两表面发生弯曲破坏。李 苏红等[31]试验分析评价了编织结构参数对复合材料拉伸性 能的影响，且对复合材料的破坏模式进行了研究。实验结果 表明，编织角、复合材料尺寸、纤维体积含量、轴向纱数与 编织纱数之比等对复合材料的性能有较大的影响，复合材料 有两种破坏模式，一种是裂纹沿纤维束扩展，另一种是纤维 束拉断，后者为主要破坏模式。 2 三维编织复合材料力学性能的理论研究 2.1 几何模型和力学模型
编织结构复合材料力学性能的测试与分析
模型”利用修正 的层合理论 ， ， 假定 同一层胞体 中平 行于 同一对角线方向的纤维束集合形成一倾斜的单 向层 板 ， 而将 单元 胞 体 简 化 为 ４块 倾 斜 的 单 向层 进
固化 剂为 ７ 酸 酐 三 者 的用 量配 比 为 ：０ １０： ０ １０：０
“ 纤维互锁胞体模型”在平行六面体的单元胞体 内， ，
将 沿 四个 对角 线方 向排 列 的纤 维 束 当作 “ 合材 料 复
１ 。固化剂选 用 ７ 酸酐 ， 名为四氢化邻苯二 甲 ０＃ 学 酸酐 （ Ａ）其分 子量 为 １６， Ｐ ， ４ 固化 温 度 １０—１０ｃ ５ ８ ｏ，
固化 时 间约 ４～２ ｈ 采 用 的催 化 剂 为 苯胺 ； 实 验 ４； 本
杆” 来处理， 利用应变能原理得到简化的三维复合材
料 杆 系结 构力学 模 型 。Ｙ ｎ ・ 立 了“ 维倾 斜 ａｇ等 建 纤
的预型件采用四步法三维 四向 １ 编织结构 ， ×１ 采用 Ｒ Ｍ（ Ｔ 树脂传递模塑） 工艺成型。Ｒ Ｍ的工艺参数 Ｔ 为 ： 真空 达 到 ０ １ ａ树脂 注入 模具 的压力 为 ０ 抽 ．ＭＰ ； ． ４ ａ Ｍｐ ；固 化 周 期 ：１０ｃ ２— ｌ０ｃ ｌ一 １０ｃ ３ ｏ／ ｈ ５ ｏ／ ｈ ６ ｏ／
材料 力 学性能 受 多 种 因 素 的影 响 ， 方 面 的的 实验 这
研究仍然不是很充分 ， 还需进行 大量 的试验来 研究 它 们 的变形 和破 坏 规 律 ， 深 入 描述 编织 复 合 材料 为 的力学行为奠定实验数据基础 。本工作对 四步法三 维 编织 复合 材料 进 行 了拉 伸 、 缩 和 弯 曲等 实 验研 压 究 ， 得 了该 材 料 的主要力 学性 能 参数及 破坏 规律 ， 获 得到了一些重要结论 。这些结果为进一步研究复合
纺织结构复合材料铺层顺序设计与力学性能分析
摘
要 ：为研 究铺层顺序对 纺织结构复合材料力 学性 能的影 响， 将玻璃 纤维平纹织物与玻璃纤维双轴 向缝编毡
按照 ５种不 同的铺层方案铺 叠， 并用真 空辅助成 型方式制备 成复合材料 。利 用落锤 冲击试验机与万能试验机对具有 不 同铺层顺序 的 ５种复合材料进行 抗冲击性与抗拉强度测试 。结果表 明 ： 合理设计铺 层顺序可 以改善纺 织结构复合 材料 的力学性 能； 其 中将 两种 不 同结构的增强织物进行 交替排 列， 可以获得具 有较 高单位 吸收 能量和优 良经纬 向抗
风力 发 电 、 建筑 、 汽 车 等行 业 均有 较 好 的应 用 前 景 。 通 过铺 层设计 ， 不 仅 可 以增加 复合 材料 的厚 度 ， 满足
１ 原料 准备与复合材料 的制备
１ ． １ 纺 织增 强 材料 用 于制 备纺 织结 构复 合材 料 的纺织 结构 主要有
机织 物 、 轴 向经编织物、 三维编织物 、 非 织造布等。 机织 结 构在 经纬 纱 方 向均具 有 良好 的力 学 性 能 ， 可 以形 成 较高 的纱 线堆 积 密 度 ， 尺 寸稳 定 性 好 。轴 向
文章编号 ：１ ６ ７ ３ — ３ ８ ５ １（ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ２ ７ — ０ ４
纺 织 结 构 复 合 材 料 铺 层 顺 序 设 计 与 力 学 性 能分 析
孙佳英 ，李艳清 ，章斐燕 ， 江雅 芬 ，祝成炎
（ 浙 江 理 工 大 学先 进 纺 织材 料 与 制 备 技 术 教 育部 重 点 实验 室 ， 杭州 ３ １ Ｏ ０ １ ８ ）
拉 强度 的 复合 材 料 。
关 键 词 ：纺 织 结 构 ；复 合 材 料 ； 铺层 顺序 ； 抗 冲击性 ； 抗 拉 强度
三维编织复合材料研究及应用现状
三维编织复合材料研究及应用现状作者：王海雷高艳秋范雨娇来源：《新材料产业》2017年第03期三维编织复合材料是利用编织技术，把经向、纬向及法向的纤维束（或纱线）编织成一个整体，即为预成型结构件（简称“预制体”），然后以预制体作为增强材料进行树脂浸渍固化而形成的复合材料结构。
由于增强纤维在三维空间多向分布，阻止或减缓了冲击载荷作用下复合材料层间裂纹的扩展，使得复合材料层间性能大大提升。
因此，三维编织复合材料较普通层合复合材料具有更高的冲击损伤容限和断裂韧性。
三维编织技术可按实际需要设计纤维数量，整体织造复杂形状的零部件和一次完成组合件，减少二次加工量，如加筋壳、开孔结构的制造等，因而经济性好、成本低、制造周期短。
此外，三维编织复合材料可适用于各种复杂几何形状的织造，稳定性和整体性高，可设计性强，可通过改变编织方式、编织角、纱线密度等参数满足某些特定的工程需求。
基于以上各种优势，三维编织复合材料得到了迅速的发展，并且受到工程界的普遍关注[1]。
一、细观模型的研究进展三维编织复合材料细观结构的研究始于20世纪80年代初，比如Ko和Pastore的单胞织物几何模型（FGM），Ma和Yang的“米”字型单胞模型以及Yang提出的“纤维倾斜模型”，这些都属于简单的等效理论的范畴。
20世纪90年代以后，数值仿真能力得到大大提高，人们开始对三维编织复合材料的成型、编织程序、纱线在编织过程中的走向等进行更深入、完善的研究。
Du和Ko在单胞理论的基础上研究了编织参数与三维编织复合材料的纤维编织角及纤维体积含量之间的关系。
Sun[2]将数字化方法成功地用于研究复杂微观结构的三维编织矩形预成型体，准确地分析了纱线相互作用和横截面的变形情况，并对比了拓扑模型和数字化方法预测材料微结构的差异，在此2种模型的基础上运用体积平均法计算了三维矩形编织复合材料的抗拉刚度，剪切刚度和泊松比等力学性能，用拓扑模型计算得来的抗拉刚度，剪切刚度值均低于数字化方法，泊松比的值则较为近似。
三维编织复合材料冲击实验与分析
然 而 对编 织 复合 材 料 ， 损伤 被 限制在 一 个小 的 区 域上， 试件表 现 出了可延 性行 为 。 Ｍ． Ｐ ｒ ｎ ｖ Ａ． ｏｔ ｏａ研 究 了三 维 编 织 复 合 材 料 ａ 试件 冲击后 的压缩 容限 一实 验表 明 ， 。 开裂 处 的纤 维 由于屈曲 而不能 进一 步承 载 。试 件 的边 缘 和表 面 观察 到损伤 ， 但并 无 明显扩 展 。对 冲击 实验 ， 损 伤 主要 是基体 开裂 和纤 维柬 内 的纤 维破 断 。 本 文采用 国 防科 技 大学 的轻气 炮进行 ２ 高 种 速 冲击实 验 。 一种 是对 称碰撞 实 验 ， 第 目的是测 量 编织 复合 材 料对 称 碰撞 时的 冲击波 压力和 冲击 波 的 波 速 ｛ 二种 是 弹 丸 穿靶 实 验 ，目的是 采 用 不 第 同速 度 的 弹 丸进行 穿靶 实验 ， 察编 织 复合 材 料 观 靶板 的破 坏情况 ， 找冲 击临界 点 。 寻 对冲击 实验 结 果 和 冲击破 坏 情况 进 行 了分析 ， 以为 工程 设计 可 人员 提供 参考 。
要意义 。采用 国防科技 大学 的轻 气炮对 三 维整 体 编织 结构 复合材 料进 行 了高速对 称 碰 撞实验 和 弹丸 穿靶实验 ， 出了冲击 实验 方 法和实验 结果 。 给 对冲 击 实验结果 进行 了 分析， 结果 可供 工 程设计 部 九使用 参考 。 关 键 词 ：三 维编 织ｆ复合材 料 ；冲 击 ； 学 性 能 力
和单 向 Ｆ ／ Ｉ Ｌ 复 合 材料 的 冲击 行 为Ｅ。其 三 Ｐ Ａ ｉ 一 ３ １
维 编织 和单 向复 台 材 料 的平 均 体 积 分 数 分 别 为 １ 和 ３ 。采用 落 体 冲击 实验 方 案 ， 冲击 的 ７ ４ 受 实 验件 不需事 先 开槽 ， 不需 要进 行机械 加 工 ， 也 因 此， 不会 对整 体纤 维结构 产生 影 响。研究 表 明 ， 在 损 伤 的产 生 和发 展 中 ， 三维 编 织 复合 材 料 比单 向
复合材料的力学性能测试与分析
复合材料的力学性能测试与分析引言：复合材料是由两个或多个成分组合而成的材料，通常包括纤维增强材料和基体材料。
由于其独特的结构和组分，复合材料具有优良的力学性能和广泛的应用领域。
在设计和制造复合材料制品时，力学性能的测试与分析非常重要，可以评估材料的强度、刚度和韧性等关键指标，指导工程应用中的设计和生产。
本文将深入探讨复合材料的力学性能测试方法和分析技术。
力学性能测试方法：1. 张力测试：张力测试用于测量材料在施加纵向拉力时的承载能力。
一种常用的方法是单轴拉伸测试，其中样品被拉伸直至断裂，通过测量施加的力与应变之间的关系，获得材料的应力-应变曲线。
这个曲线可以提供材料的强度和刚度等信息。
2. 压力测试：压力测试旨在测量材料的抗压能力。
常见的方法是将样品置于压力机之间，逐渐施加压力直至样品破裂。
通过测量施加的压力与应变之间的关系，可以评估材料的抗压强度和变形能力。
3. 剪切测试：剪切测试用于测量材料在剪切加载下的表现。
通常使用剪切试验机在两个表面之间施加剪切力，测量材料的剪切应力与应变关系。
这个关系提供材料的剪切强度和剪切刚度等参数。
力学性能分析技术：1. 杨氏模量：杨氏模量是描述材料刚度的指标，表示材料在受力时的应变响应。
通过施加小应力并测量产生的应变，可以计算出材料的杨氏模量。
杨氏模量越大，材料的刚度越高。
2. 弯曲强度：弯曲强度是评估复合材料抵抗在横向加载下发生弯曲的能力。
通过施加弯矩并测量产生的应力，可以计算出材料的弯曲强度。
弯曲强度高的材料在横向应力下更为耐用。
3. 破坏韧性：破坏韧性是评估复合材料耐受冲击或断裂的能力。
常用的测试方法是冲击测试，通过施加冲击力并测量导致的破损面积，可以评估材料的破坏韧性。
高韧性材料能够吸收能量并减缓破坏过程。
实例分析：以碳纤维增强复合材料为例，进行实例分析。
碳纤维增强复合材料由碳纤维作为纤维增强材料，环氧树脂作为基体材料组成。
首先进行张力测试，测量样品在单轴拉伸下的强度和应变。
复杂载荷作用下的三维编织复合材料力学性能分析
复杂载荷作用下的三维编织复合材料力学性能分析姜黎黎;徐美玲;王幸东;翟军军【摘要】基于螺旋型单胞几何模型和多相有限元理论,建立了三维四向编织复合材料在复杂载荷作用下的力学性能分析模型.通过对代表体积单胞施加不同的复杂载荷比,数值预报了三维四向编织复合材料在双向拉伸和拉剪载荷作用下的破坏点,得到了材料的破坏包络线.结果表明,编织角对三维四向编织复合材料在复杂载荷作用下的破坏影响较大,编织角比较小时,应重视复杂载荷之比对材料破坏的不利影响.此方法为三维编织复合材料在复杂载荷作用下的力学性能分析提供了有效方法.【期刊名称】《哈尔滨理工大学学报》【年(卷),期】2018(023)004【总页数】5页(P108-112)【关键词】三维编织复合材料;力学性能;螺旋型几何模型;复杂载荷【作者】姜黎黎;徐美玲;王幸东;翟军军【作者单位】哈尔滨理工大学工程力学系,黑龙江哈尔滨150080;哈尔滨理工大学工程力学系,黑龙江哈尔滨150080;哈尔滨理工大学工程力学系,黑龙江哈尔滨150080;哈尔滨理工大学工程力学系,黑龙江哈尔滨150080【正文语种】中文【中图分类】TB3320 引言三维编织复合材料由于其增强体为三维整体编织结构，突破了传统复合材料层合板结构的概念，在提高复合材料层间强度、抗冲击、抗断裂和损伤容限等方面具有巨大的优势和潜力，同时具有优良的可设计性，可以一次成型复杂的零部件。
因此，三维编织复合材料受到工程界的普遍关注，在航空、航天、国防、体育用品和生物医疗等领域得到了广泛应用[1]。
Ma、Yang、Kalidindi和吴德隆[2-5]等在详细分析了三维编织复合材料的成型技术与编织工艺的基础上，分别建立了“米”字型单胞模型、纤维倾斜模型、螺旋纤维模型以及三胞模型，并基于这些细观结构几何模型研究了三维编织复合材料的刚度Ko[6]对三维编织石墨/环氧树脂复合材料进行了拉伸实验，结果表明近似垂直于加载方向失效面上的纤维断裂是引起三维编织复合材料失效的主要原因。
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三维编织与层合复合材料力学性能对比试验张迪;郑锡涛;孙颖;范献银【摘要】对比研究利用相同碳纤维、基体和相同制备工艺（RTM）加工的三维多向编织和层合板复合材料的力学性能。
四种三维多向编织结构分别利用三维四向、三维五向、三维六向和三维七向编织工艺制备；三种层合复合材料利用帘子布制成，分别为0°单向板、90°单向板和层合板[0／（±45）2／90]2s。
采用相同的拉伸、压缩和剪切试验方法对各类试样进行试验。
结果表明：与三维编织试样相比，0°单向板的拉伸和压缩性能最高，而其他层合试样的各项性能均较低；对于编织试样，编织角越小，纵向拉伸和压缩性能越高，剪切性能越低；编织结构也是影响编织试样力学性能的重要因素。
同时，对试样的破坏模式也进行了讨论，发现编织结构和编织角是影响材料破坏模式的重要因素。
%The mechanical properties between three-dimensional (3D)braided and laminated composites were comparatively studied. These two sorts of composites were produced by the same carbon fiber,resin matrix and the same preparation process (RTM).There were totally four kinds of 3D multi-directionally braided composites,which contain 3D four-direction (3D4d ),3D five-direction(3D5d),3D six-direction (3D6d)and 3D seven-direction (3D7d)braiding respectively.And the three kinds of laminated composites manufactured utilizing tire cord fabric were 0°,90°and[0 /(45)2 /90]2s laminates.The mechanical properties of braided and laminat-ed specimens were measured by the same tension,compression and shear testingmethods.The results show that the properties of lami-nated compositesare worse than that of 3D-braided composite except 0°unidirectionallaminates.As to the braided composites,the smaller the braiding angleis,the better longitudinal properties and worse shear properties are.The braiding fabric is also an important factor which affects the mechanical properties.Meanwhile,the failure modes were also discussed,and the results show that,braiding fabric and the braiding angle are the main factors that affect the failure mode.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】8页(P89-96)【关键词】复合材料;三维编织;试验;力学性能;破坏模式【作者】张迪;郑锡涛;孙颖;范献银【作者单位】西北工业大学航空学院，西安 710072;西北工业大学航空学院，西安 710072;天津工业大学复合材料研究所，天津 300160;西北工业大学航空学院，西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TB332近30年来，国内外学者开展了大量针对三维编织复合材料的研究工作[1～10]。
三维编织复合材料作为一种新型复合材料具有很多传统材料所不具有的优点，它突破了传统复合材料层合结构的概念，具有复杂的空间网络互锁结构，且克服了传统的复合材料层合板层间性能弱、抗冲击性能差等弱点，目前已在航空航天、生物医疗、体育用品等方面得到应用[11～13]。
文献[14～19]分别对三维四向、五向和六向编织复合材料进行拉伸、压缩以及弯曲力学性能及破坏机理的试验研究，李翠敏等[20]研究三维四向、五向编织复合材料的剪切性能及剪切破坏模式，钟崇岩等[21]研究不同编织方法对三维全五向编织复合材料拉伸性能的影响，曹海建等[22]对比研究三维全五向和三维五向编织复合材料的压缩性能。
但截至目前，从碳纤维复合材料体系来看，前期大量研究工作主要是针对层合复合材料或者单一编织结构制备的三维编织复合材料的独立研究，鲜有利用相同原材料和相同工艺制备的不同结构复合材料的对比研究。
目前主要缺少两个方面问题的研究：(1)三维编织复合材料作为一种新型复合材料，缺少其与传统经典层合复合材料的力学性能对比研究；(2)三维编织包含三维四向、三维五向、三维六向和三维七向等编织结构，缺少不同编织结构制备的编织材料的力学性能对比研究。
这在很大程度上阻碍三维编织复合材料的相关理论研究和工程应用。
本工作首次对比研究利用相同碳纤维、基体和相同制备工艺(RTM)加工的多种三维多向编织和层合复合材料的力学性能，以期通过试验分析三维编织复合材料与层合复合材料之间力学性能的差异，同时分析不同编织结构和编织角对三维编织材料力学性能的影响。
分别对三维编织复合材料与层合复合材料进行拉伸、压缩和剪切三类试验。
三维编织试样分为四种编织结构(三维四向、三维五向、三维六向和三维七向)和两种编织角(20°和40°)；层合板试样铺层分别为0°单向板、90°单向板和多向层合板，其中多向层合板铺层形式选用航空工程中常用的具有代表性的对称均衡铺层方式[0/(±45)2/90]2s。
所有试样均选用T700-12K碳纤维为增强相、TDE86环氧树脂为基体相。
各类试样的纤维体积含量如表1所示，试样均由天津工业大学复合材料研究所制备。
拉伸试验参照标准ASTM D3039进行，拉伸试样长度和宽度分别为250mm和25mm(0°单向板宽度为15mm)，厚度为3.5mm，拉伸试样两端粘贴长为50mm，宽为25mm，厚为2mm的铝制加强片，见图1。
压缩试验参照ASTM D6641标准进行，采用组合加载压缩(CLC)试验夹具，压缩试样长度和宽度分别为140mm 和12mm，厚度为3.5mm，见图2。
剪切试验参照ASTM D5379 标准进行，剪切试样长76mm，宽为20mm，厚为5mm，缺口高度为10mm，见图3。
所有力学性能试验均在室温环境下由型号为CSS-44100电子万能试验机完成，拉伸试验加载速率设置为2mm/min，压缩试验加载速率设置为1.3mm/min，剪切试验加载速率设置为2.0mm/min。
所有试样均采用电阻应变片采集应变数据，电阻应变片正反面对称粘贴，参见图1、图2和图3。
每组有效试样5件。
三维编织试样的制作过程为：首先所有试样均根据要求厚度采用相应的编织工艺编织成预成型件，然后采用树脂传递模塑工艺(RTM)固化成型，最后严格按照试验标准的尺寸及精度要求裁剪成标准试样，裁剪不会影响试样的基本力学性能。
虽然三维编织剪切试样V型缺口的加工会造成一部分的纤维断裂，但是在剪切力所作用的剪切平面上纤维依旧完好，所以所测性能依旧能够代表材料的剪切性能。
各类试样的拉伸、压缩和剪切试验结果见表2，表2中所列数据为每组五个试样的平均值。
从表中可以看出，对于拉伸和压缩性能，各类试样的统计结果离散系数基本都在15%以内；而剪切试样的试验结果离散系数较大。
下面将对比分析各类试样的力学性能。
2.1 三维编织复合材料与层合复合材料性能对比各类试样力学性能对比如图4所示。
对于纵向拉伸和压缩性能，弹性模量与强度分布规律基本一致，0°单向板最高，90°单向板最低，三维多向编织试样均高于多向层合板试样。
对于剪切性能，三维多向编织试样普遍高于单向板和多向层合板试样。
因为复合材料的纵向性能主要由纤维束决定，在纤维体积含量相同情况下，0°单向板纵向纤维含量最多，90°单向板无纵向纤维，三维编织试样纤维在空间呈网状互锁交错分布，等效到纵向的纤维含量高于多向层合试样，故三维编织试样强度和模量高于多向层合板试样。
2.2 不同编织结构和编织角的三维编织材料性能对比图5对比了四种编织结构在两种内部编织角下的纵向拉伸、压缩和剪切性能。
从图5可以看出，编织结构对材料性能有所影响。
对于内部编织角为20°的四种编织试样，三维五向编织试样的纵向性能最高，其拉伸强度略低于三维四向编织试样，这主要是由于两种试样的编织纱线行列数不同以及三维五向复杂的编织结构使得编织过程中容易对纱线造成损伤导致的。
纵向拉压强度与弹性模量的变化规律基本一致，三维四向编织试样的剪切性能最高。
这主要是因为在纤维体积含量相同时，三维五向编织试样由于加入了第五向轴纱，直接导致纵向性能的提高，和剪切性能的降低，而六向和七向试样增加横向和法向纱，这对纵向性能几乎没有影响，但导致纵向性能的降低，也不足以弥补剪切性能的下降，所以在四种编织试样中三维五向编织试样的纵向性能必然最高，三维七向编织试样的力学性能最低。
对于内部编织角为40°的四种编织试样，三维六向编织试样的纵向拉压性能最高，纵向拉压强度与弹性模量的变化规律基本一致，这与20°编织角时得到的结论不一致。
由于编织角较大，在纵向加载过程中，纤维和基体更容易分离，从而产生裂纹，而三维六向编织结构引入了纬纱，纬纱有效地减缓了裂纹的生长速率，并且使编织纱和轴纱更有效地结合在一起，提高试样的模量和强度，而当法向纱加入后，编织结构更加复杂，等效到纵向的纤维含量明显降低，同时也提高了孔隙率，从而导致纵向拉压性能大幅下降。
三维四向编织试样的剪切性能依然最高，并随着纵向、横向和法向纱的引入，剪切性能逐渐降低。
编织结构相同时，20°编织角试样的拉伸和压缩性能普遍高于40°编织角试样，40°编织角试样的剪切性能普遍高于20°编织角试样，只有图5c中编织角为20°的三维五向编织剪切试样例外，这可能是由于试验误差所致。