7-第七章_织物增强复合材料的弹性特征
纤维增强复合材料
纤维增强复合材料在工程结构中的应用
一、FRP材料简介： 纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer／plastic，简称FRP) 是由纤维材料与基体材
料按一定定工艺复合形成的高性能新型材。初期主要应用于航空、航天、国防等高科技领域，
广泛应用于航天飞机、军舰、潜艇等军事装备上。20世纪下半叶，随着FRP材料制造成本
的降低，又因其轻质、高强、耐腐蚀等优点，成为土木工程的一种新型结构材料。目前，在
土木工程中应用的FRP材料主要有碳纤维增强复合材料(cFRP)、玻璃纤维增强复合材料(GFRP)和芳纶纤维增强复合材料(AFRP)三种。近年来，PBO纤维和玄武岩纤维也开始应用
于土建工程中，并取得了良好的效果。目前，FRP材料在我国土木工程中应用最多的是用于
结构加固补强。FRP加固修复技术的研究和应用已在我国逐渐展开，且正在以高速度发展。
在新建工程结构中，FRP结构和FRP组合结构的应用也日益受到工程界的重视。FRP材料
在土木工程中的应用和研究已成为了一个新的热点。
二、FRP材料的优点： 1、有很高的比强度，即通常所说的轻质高强，因此采用FRP材料可减轻结构自重。在
桥梁工程中，使用FRP结构或FRP组合结构作为上部结构可使桥梁的极限跨度大大增加。
理论上，用传统结构材料桥梁的极限跨度在5000 m以内，而上部结构使用FRP结构可达8000 m以上，有学者已经对主跨长达5000 m的FRP悬索桥进行了方案设计和结构分析E8]。在建筑工程中，采用FRP材料的大跨空间结构体系的理论极限跨度要比传统材料结构大2～3倍，因此，FRP结构和FRP组合结构是获得超大跨度的重要途径。在抗震结构中，FRP
材料的应用可以减轻结构自重，减小地震作用。另外，FRP材料的应用也能使结构的耐疲劳
性能显著提高。 2、有良好耐腐蚀性，FRP可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中长期使用，这是传统结构材料难以比拟的。在美国每年因钢材腐蚀造成的工程结构损失高达700亿美元，近1／6
纤维／织物增强复合材料层压板弯曲性能及破坏机理实验研究
ＩＳＳＮ１００２４９５６ ＣＮ１１—２０３４／Ｔ 实验技术与管理 Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ 第３０卷第１Ｏ期２０１３年１Ｏ月 Ｖ０ｌ＿３Ｏ ＮＯ．１０ Ｏｃｔ．２０１３ 纤维 物增强复合材料层压板弯曲性能 及破坏机理实验研究 田 亮 ，罗 宇 ，梁 塬。，汪 海 （１．上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海２００２４０； ２．上海交通大学航空航天学院，上海２００２４０） 摘要：针对不同纤维类型、不同树脂类型和不同增强方式的复合材料层压板进行了三点弯曲实验研究，得 到了复合材料层压板的主要弯曲力学性能参数，分析了不同材料体系和增强方式对层压板弯曲力学性能的 影响。对试件断口形貌进行了宏观观察，研究了不同增强方式复合材料层压板的变形及破坏机理。结果表 明：纤维增强压板和织物增强层压板在破坏前均呈现明显的线弹性；纤维增强层压板相比织物增强层压板具 有一定的后续承载能力，呈现“假塑性”特征，而织物增强层压板破坏则是明显的脆断，不同增强方式对复合 材料的弯曲性能和破坏机理有明显的影响。该研究成果为进一步改进国产复合材料的设计及工艺水平提供 了实验依据，也可用于其他类型复合材料相关力学性能的对比研究。 关键词：复合材料；ＡＳＴＭ Ｄ７２６４；三点弯曲；弯曲性能 中图分类号：ＴＢ３３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２—４９５６（２０１３）１０—００３８—０６ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｏｆ ｆｉｂｒｅ／ｆａｂｒｉｃ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｌａｍｉｎａｔｅｓ Ｔｉａｎ Ｌｉａｎｇ ，Ｌｕｏ Ｙｕ ，Ｌｉａｎｇ Ｙｕａｎ ，Ｗａｎｇ Ｈａｉ （１．Ｓｃｈｏｏ１ ｏｆ Ｎａｖａｌ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｏｃｅａｎ ａｎｄ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊ ｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ， Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓ ｔｈｅ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｌａｍｉｎａｔｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｆｉｂｅｒ， ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ａｎｄ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｒｅｅ ｐｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｂｏｔｈ ｆｉｂｒｅ ａｎｄ ｆａｂｒｉｃ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｌａｍｉｎａｔｅｓ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｂｅｆｏｒｅ ｆａｉｌｕｒｅ．ｔｈｅ ｆｉｂｒｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｌａｍｉｎａｔｅｓ ｈａｖｅ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｌｏａｄｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｏｎｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｂｒｉｃ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｌａｍｉｎａｔｅｓ ｐｒｅｓｅｎｔ ａｎ ｏｂｖｉｏｕｓ ｂｒｉｔｔｌｅ ｄａｍａｇｅ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｈａｖｅ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｌａｍｉｎａｔｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｉｎｄｉｎｇｓ ｐｒｏｖｉｄｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｅｖｉｄｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｈｏｍｅｍａｄｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ａｎｄ ａｌｓｏ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｏｔｈｅｒ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ＡＳＴＭ Ｄ７２６４；ｔｈｒｅｅ ｐｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ；ｆｌｅｘｕｒａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ 在结构件的设计制造中，复合材料多制成层压板 结构。层压板的弯曲强度是设计所关注的关键参数， ＮＡＳＡ（美国国家航空航天局）把弯曲性能作为检验复 收稿日期：２０１３ ０２一Ｏ１修改日期：２０１３—０４—０７ 作者简介：田亮（１９８５），男，河北正定，博士研究生，主要研究领域为 金属及复合材料的结构强度计算与实验． Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｕｏｙｕ＠ｓｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 合材料原材料性能的重要指标之一，因此对其弯曲强 度进行研究具有重要的意义［１＿３ｌ。 Ｓｅｕｎｇ－Ｃｈｕｌ Ｌｅｅ等＿４］研究了铺层顺序及铺层角对 碳纤维增强复合材料弯曲性能的影响，指出准各向同性 铺层比正交铺层具有更大的承载能力。Ｎ．Ｖ．Ｄｅ Ｃａｒ— ｖａｌｈｏ等 通过四点弯曲实验研究了两种不同类型的二
复合材料考试重点
1 复合材料定义
复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
2 RMC（聚合物基复合材）中聚合物的主要作用是：把纤维粘接在一起；分配纤维间的荷载；保护纤维不受环境影响。
3 无机凝胶材料主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等。
4 复合材料的增强体作用：增加强度、改善性能
5 界面是复合材料的特征
6 颗粒尺寸越小，体积分数越高，强化效果越好。
7 混合法则：纤维、基体对复合材料平均性能的贡献正比于它们各自的体积分数。
8 对于单向连续纤维增强复合材料弹性模量 、抗张强度、泊松比、剪切强度等性能均符合混合法则
9 平行于纤维方向称为“纵向”，垂直于纤维方向为“横向”。
10 忽略热膨胀系数、泊松比以及弹性变形差等引起的附加应力，认为整个材料的纵向应变是相同的。
11复合材料初始变形后的行为四个阶段
1）纤维与基体均为线弹性变形；
2）纤维继续线弹性变形，基体为非线性变形；
3）纤维与基体都是非线性变形；
4）随着纤维断裂，复合材料断裂
12 金属基复合材料的第二阶段占比较大的比例，而脆性纤维复合材料未观察到第三阶段
13 短纤维一般指长径比小于100的各种增强纤维。
14 复合材料的界面是指一层具有一定厚度（纳米以上）、结构随基体和增强体而异的、与基体有明显差别的新相
15 复合材料的界面虽然很小，但它是有尺寸的，约几个纳米到几个微米，是一个区域，或一个带、一层，它的厚度呈不均匀分布状态
16 在聚合物基复合材料的设计中：
首先应考虑如何改善增强材料与基体间的浸润性；
还要保证有适度的界面结合强度；
同时还要减少复合材料成型中形成的残余应力；
调节界面内应力和减缓应力集中
17 碳纤维表面上涂覆（惰性涂层）和能与基体树脂发生反应或聚合的涂层，比较后发现，惰性涂层效果较好，活性涂层可能由于降低了相界面的浸润性而效果不良。
新型双轴向增强纬编间隔织物复合材料的制造及平压性能研究
．４８． 山东纺织科技 ２００７年第６期
新型双轴向增强纬编间隔织物复合材料 的制造及平压，陛能研究
乔 东，胡 红 （东华大学，上海２０１６２０） 摘 要：文章利用玻璃纤维编织一种新型双轴向增强纬编间隔织物，并制作了该种结构的织物增强 复合材料。与泡沫夹层结构的平压性能相比，双轴向增强纬编间隔织物复合材料的平压强度是泡沫夹 层结构的两倍之多，平压弹性模量达到四倍，在产业用方面具有很大的应用前景。 关键词：双轴向；纬编间隔织物；复合材料；平压性能 中图分类号：ＴＳ１８６．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—３０２８（２００７）０６—００４８—０３
目前，采用间隔织物作为增强结构已成为复 合材料的一个发展方向，但对间隔织物的研究大 部分是经编的，纬编的很少，而且不论是经编的还 是纬编的间隔织物均存在变形大、密度稀，成型后 的复合材料力学性能差，织物间隔大小受到限制， 不能在第三维方向上灵活变化等缺点。本文介绍 了一种新型双轴向增强纬编间隔针织结构，可以 在经纬向衬人高模量纤维纱线，还可以灵活变化 厚度大小，并对所制作的复合材料的平压性能与 泡沫夹层结构做了对比研究。
１复合材料试样的制备
１．１预制件的编织 试样是在一种革新的横机上编织而成，机号 为３针／２５．４ ｒｆｉｎａ＿。织物的结构如图１所示，其中 图１（ａ）为立体结构图，图１（ｂ）为纵向截面结构 图，它更清楚地表示了连接纱线２与两个表面结 构的连接方式。从图１中可以看出，两个表面结 构的平针地组织１（１ ）中都衬人了增强的经纱３ （３ ）和纬纱４（４ ），从经向方向喂入的连接纱２ 通过前后平针线圈的沉降弧把两个表面结构连成 一体，形成间隔结构。采用这种方式生产间隔织 物时，由于间隔纱不用成圈编织，因此，纱线种类 的选用范围更广，很难成圈编织的高强高模量纱
收稿日期：２００７ １Ｏ一０５ 作者简介：乔东（１９８２一），男，山东济宁人，硕士研究生。 线如玻璃纤维和碳纤维都能用于间隔纱线；衬经 衬纬纱不仅提高了织物的面内力学性能，还增加 了织物的稳定性；针织纱可以采用脆性大的高性 能纤维编织，而且对弯纱深度、针织纱细度、横机 号数等编织参数的要求都比较低。而且前后针床 间距的调节也很方便，根据使用要求可以自由织 出不同厚度间隔的织物。
涤纶增强橡胶基复合材料各向异性超弹性本构研究
涤纶增强橡胶基复合材料各向异性超弹性本构研究
毛金威;王新峰;宋豪鹏;于健
【期刊名称】《南京航空航天大学学报》
【年(卷),期】2023(55)1
【摘 要】基于一种适用于平纹涤纶增强橡胶复合材料的各向异性超弹性本构模型,将应变能分解为橡胶基体应变能、织物纤维拉伸应变能与织物增强橡胶剪切应变能3部分,并根据单轴拉伸试验数据确定了本构模型参数。编写了有限元材料子程序进行仿真分析,并与试验数据对比验证了本构模型的合理性。该模型从宏观出发,能更好地表征复合材料编织物在拉伸过程中由于大变形所引起的非线性各向异性力学行为,具有结果准确、简单实用等优点,为织物增强橡胶复合材料的设计应用提供了理论依据。
【总页数】7页(P28-34)
【作 者】毛金威;王新峰;宋豪鹏;于健
【作者单位】南京航空航天大学航空学院;南京航空航天大学通用航空与飞行学院
【正文语种】中 文
【中图分类】TB332
【相关文献】
1.中空涤纶增强橡胶基复合材料层合非织造布的吸声性能2.短纤维增强橡胶复合材料的本构行为及伪弹性3.帘线/橡胶复合材料各向异性黏-超弹性本构模型4.单孔中空涤纶增强橡胶基复合材料吸声性能5.考虑纤维弯曲刚度的橡胶-帘线复合材料各向异性超弹性本构模型
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织物增强柔性复合材料的缺口敏感性
第３３卷第１期 ２０］２年】月 纺织学报 Ｊｏｕｒｎａ】ｏｆ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｖｏ１．３３，Ｎｏ．１
．／ａｎ．，２０１２
文章编号：０２５３—９７２１（２０１２）Ｏ１—００５４—０６
织物增强柔性复合材料的缺口敏感性
汪泽幸 ，蒋金华 ，陈南梁 ，
（１．东华大学纺织学院，上海２０１６２０；２．产业用纺织品教育部工程研究中心，上海２０１６２０）
摘要为了解织物增强柔性复合材料在不同形式切口下的单向拉伸力学性能，从而更好地设计和应用织物增强 柔性复合材料，对不同切口深度下单边、双边及中心切口拉伸试样的拉伸力学性能进行测试与分析。同时，对３种 切口拉伸试样的切口扩展过程、破坏过程进行分析，对缺口扩展临界强力的确定方法进行探讨，对３种切口拉伸试 样的缺口敏感性及断裂韧性进行分析研究。试验结果表明：织物增强柔性复合材料具有强烈的缺口敏感性，相对 于中心切口，织物增强柔性复合材料对单边切口较为敏感，对双边切口的敏感性较低。 关键词柔性复合材料；机织物；拉伸性能；缺口敏感性；缺口韧性 中图分类号：ＴＢ ３３２；ＴＳ １０１．９ 文献标志码：Ａ
Ｎｏｔｃｈ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｅｘｔｉｌｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
ＷＡＮＧ Ｚｅｘｉｎｇ ，ＪＩＡＮＧ Ｊｉｎｈｕａ 一，ＣＨＥＮ Ｎａｎｌｉａｎｇ ＇ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｔｅｘｔｉｌｅｓ，Ｄｏｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｅｎｇｉｎｎｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｔｅｘｔｉｌｅｓ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１ ６２０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｎｏｔｃｈ ｔｙｐｅ ａｎｄ ｎｏｔｃｈ ｄｅｐｔｈ ｏｎ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｆｏｒ ｔｅｘｔｉｌｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ａｎｄ ｔｏ ｂｅｔｔｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｐｐｌｙ ｔｅｘｔｉｌｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．ｔｈｅ ｕｎｉａｘｉａｌ ｔｅｎｓｉｌｅ ｔｅｓｔｓ ｏｎ ｓｉｎｇｌｅ ｅｄｇｅ ｎｏｔｃｈ（ＳＥＮＴ），ｄｏｕｂｌｅ ｅｄｇｅ ｎｏｔｃｈ（ＤＥＮＴ）ａｎｄ ｃｅｎｔｒｅ ｎｏｔｃｈ（ＣＥＮＴ） ｓａｍｐｌｅｓ ｗｉｔｈ ｖａｒｉｏｕｓ ｎｏｔｃｈ ｄｅｐｔｈｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｔｃｈ，ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｔｃｈ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ ｏｆ ｎｏｔｃｈ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｆｏｒｃｅ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｏｒ ｔｈｅｓｅ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｎｏｔｃｈ ｔｙｐｅｓ，ｔｈｅ ｎｏｔｃｈ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｎｏｔｃｈ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｅｘｔｉｌｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｅｘｈｉｂｉｔｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｎｏｔｃｈ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ＣＥＮＴ ｓａｍｐｌｅｓ，ｔｈｅ ＳＥＮＴ ｓａｍｐｌｅｓ ｅｘｈｉｂｉｔ ｈｉｇｈｅｒ ｎｏｔｃｈ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ａｎｄ ｌｏｗｅｓｔ ｆｏｒ ＤＥＮＴ ｓａｍｐｌｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；ｗｏｖｅｎ ｆａｂｒｉｃ；ｔｅｎｓｉｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｎｏｔｃｈ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ；ｎｏｔｃｈ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ
织物增强对三明治型复合材料板材性能的影响分析
织物增强对三明治型复合材料板材性能的影响分析 ２０１３年１１月
织物增强对三明治型复合材料板材性能的影响分析
柳茵茵，贾立霞 ，刘 影
（河北科技大学纺织服装学院，河北石家庄０５００１８） 摘要：纺织结构复合材料是以纺织预制件实现结构增强的复合材料。设计加工三种不同结构的三明治型复合材料板材， 分别为无织物增强、平面织物增强和间隔织物增强复合材料。本文对三种复合材料板材的压缩、弯曲、剪切、剥离性能进行测 试，并分析了织物增强对复合材料板材的性能影响。结果表明接结纱的存在及其与填充泡沫间的协同作用，使得间隔织物复 合材料板材的压缩、剪切性能、剥离性能明显优于前两者。三种复合材料板材的弯曲强度差异不明显，但是间隔织物的存在却 使板材的抗弯韧性更好。 关键词：三明治型复合材料板材，机织间隔织物，压缩性能，弯曲性能，剪切性能，剥离性能 中图分类号：ＴＢ３３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—０９９９（２０１３）０８—００６０—０５
ｌ 前言
随着技术和经济的发展，对质地轻、强度高、柔
韧性好的结构材料的需求不断增长¨Ｊ。纺织结构作
为增强件的复合材料很好地满足了这些要求，因而 近几十年来有了很大的发展，广泛应用于汽车、电力
等各领域 Ｊ。间隔织物是一种整体编织而成、层
与层之间纱线相连、呈中空结构的新型纺织结构增
强件 。如图１所示为机织间隔织物。国外Ｖｅｒ—
ｐｏｅｓｔ等最早开发了间隔织物增强件，并单独对其进
行固化复合制成空芯连体结构轻质复合材料并考察
了其基本力学特性 ；此外其他一些学者还进行
了力学性能及数值模拟、冲击性能、动态力学性能、
疲劳特性等方面的研究 ，但对间隔织物作为增
强件再在空芯结构中填充泡沫制成的三明治型复合
材料板材的研究不够系统全面。尤其对于织物结构 在板材中所起作用程度的研究未见相关报道。
图１机织间隔织物 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｗｏｖｅｎ ｓｐａｃｅｒ￣ｂｆｉｃ
收稿日期： 基金项目： 作者简介： 通讯作者： 本文在织制平面织物、经纱连接三维间隔机织
反复加载下机织物增强柔性复合材料的力学行为
第３５卷第１期 ２０１４年１月 纺 织 学 报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＶｏＩ＿３５．Ｎｏ．１ Ｊａｎ．，２０１４
文章编号：０２５３—９７２１（２０１４）Ｏ１—０５１—０６
反复加载下机织物增强柔性复合材料的力学行为
汪泽幸 ，蒋金华 ，陈南梁
（１．湖南工程学院纺织服装学院，湖南湘潭４１１１０４；２．东华大学纺织学院，上海２０１６２０）
摘要为进一步研究纺织结构增强柔性复合材料的力学行为特性，更好地设计和使用材料，对双层机织物增强 柔性复合材料在不同载荷水平下反复加载时的力学行为特性进行试验研究。对其在不同载荷水平下的残余变形 量、最大伸长量以及相对残余变形指数与加载次数之间的变化关系，双线性区的弹性模量以及屈服强度与加载次 数的变化趋势进行了分析和讨论。结果表明：机织物增强柔性复合材料具有明显的非弹性、显著的非线性，在低应 力水平下表现出明显的双线性；同时，在反复加载试验条件下，材料的非弹性程度、非线性水平、双线性区模量、屈 服强度等性能参数不仅取决于施加的载荷水平，同时还与加载次数密切相关。 关键词 机织物；柔性复合材料；非线性；非弹性；双线性；弹性模量；屈服强度 中图分类号：ＴＳ １０１．９２３；ＴＢ ３３２ 文献标志码：Ａ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｗｏｖｅｎ ｆａｂｒｉｃ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｆｌｅｘｉｂｌｅ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｕｎｄｅｒ ｒｅｐｅａｔｅｄ ｌｏａｄｉｎｇ
ＷＡＮＧ Ｚｅｘｉｎｇ ，ＪＩＡＮＧ Ｊｉｎｈｕａ ，ＣＨＥＮ Ｎａｎｌｉａｎｇ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＴｅｘｔｉｌｅ ａｎｄ Ｆａｓｈｉｏｎ，Ｈｕｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉａｎｇｔａｎ，Ｈｕｎａｎ ４１１１０４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｔｅｘｔｉｌｅｓ，Ｄｏｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ）
PBO纤维增强树脂基复合材料的力学性能研究
PBO纤维增强树脂基复合材料的力学性能研究
发布时间：2023-02-08T08:10:30.211Z 来源：《中国科技信息》2022年9月第17期 作者： 陈云 刘文华 段瑞 王海韵 党冰洋
[导读] 本文阐述了聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）纤维的结构与性能
陈云 刘文华 段瑞 王海韵 党冰洋
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摘要：本文阐述了聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）纤维的结构与性能，详述了以PBO纤维织物及单向带为增强体，以酚醛、环氧树脂为基体的复合材料的拉伸性能试验，并对其在航空、航天等方面的应用进行了展望。
关键词： 力学性能； PBO/环氧；PBO/酚醛复合材料 Research on Mechanical and Properties of PBO Fiber Reinforced Resin Matrix Composites
1.PBO纤维概述
1.PBO纤维概述
PBO纤维全称聚对苯撑苯并二噁唑，是由苯环和芳杂环组成的刚性棒状高分子，分子链在液晶纺丝的过程中形成高度取向的二位有序结构。通过对PBO分子链构象的分子轨道理论计算结果表明：PBO分子链中苯环和苯并二噁唑是共平面的，从空间位阻效应和共轭效应分
析，PBO分子链可以实现非常紧密的堆积，并且由于共平面的原因，PBO纤维分子链各结构成分件=间存在更高程度的共轭因而导致了其分
子链更高的刚性。PBO纤维最显著的特点是大分子链、晶体和微纤/原纤均沿纤维轴向呈现几乎完全取向的排列，形成高度取向的有序结构
④，是迄今为止有机纤维中强度和模量最高的纤维。PBO纤维分解温度也很高，同时具有优良的抗蠕变、耐化学药品、耐磨、耐高湿性能，
吸湿率低（0.6%），吸湿和脱湿时纤维尺寸稳定性好，阻尼性能优，纤维柔软，易加工，是21世纪最优价值的超级纤维③。
2.PBO纤维的性能
PBO纤维国外有两种类型，分别是日本东洋纺生产的ZYLON-HM和ZYLON-AS,我国于60年代起也开展了PBO纤维的国产化研究，目前商业化的有中蓝晨光化工研究院生产的PBO-HM、PBO-AS,以及中科金琦、成都新晨生产的PBO纤维。
复合材料2
第1章绪论
1.复合材料的定义(Composition Materials , Composite)
复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。复合材料=基体(连续相)+增强材料(分散相)
分散相是以独立形态分布在整个连续相中，两相之间存在着相界面。分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒或弥散的填料。
2.复合材料常见分类方法：
1）按性能分：常用复合材料、先进复合材料
2）按用途分：结构复合材料、功能复合材料
3）按复合方式分：宏观复合、微观复合
4）按基体材料分：聚合物基、金属基、无机非金属基
5）按增强体形式分：纤维增强复合材料、颗粒增强、片材增强、叠层复合
3.复合材料在结构设计过程中的结构层次分几类，各表示什么？在结构设计过程中的设计层次如何，各包括哪些内容？
三个结构层次: 一次结构——单层材料——微观力学一次结构
二次结构——层合体——宏观力学二次结构
三次结构——产品结构——结构力学三次结构
设计层次：单层材料设计、铺层设计、结构设计
4.复合材料力学主要是在单层板和层合板这两个结构层次上展开的，其研究内容分为微观力学和宏观力学两部分。
第2章 复合材料界面和优化设计
1.复合材料是由两种或两种以上不同物理、化学性质的物质以微观或宏观形式复合而成的多相材料。
2.复合材料界面机能：
1）传递效应：基体可通过界面将外力传递给增强物，起到基体与增强体之间的桥梁作用
2）阻断效应：适当的界面有阻止裂纹扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用
3）不连续效应：在界面上产生物理性能不连续性和界面摩擦现象，如抗电性、电感应性、磁性、耐热性等
4）散热和吸收效应：
5）诱导效应
3.界面效应既与界面结合状态、形态和物理、化学性质等相关，也与界面两边组元材料的浸润性、相容性、扩散性等密切相关。
4.聚合物基复合材料是由增强体与聚合物基体复合而形成的材料。