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缝合连接三维编织复合材料弯曲性能研究

作　者: 孙其永
导　师: 李嘉禄；焦亚男
学　校: 天津工业大学
专　业: 纺织工程
关键词: 缝合连接三维编织复合材料缝合密度搭接长度编织角弯曲性能
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 252次
引　用: 2次
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内容摘要

随着三维编织复合材料应用领域的逐步扩大,单一的三维编织技术往往不能满足复杂形状预制件一次编织成型,必须通过连接才能满足工程设计和整体性的要求。缝合连接三维编织技术有效地解决了三维编织制作复杂形状异型件的局限性。本文主要研究了缝合连接三维编织复合材料的弯曲性能,着重对不同搭接长度,缝合密度及编织角对缝合连接三维编织复合材料弯曲性能的影响进行系统研究,并对破坏机理进行了分析。本课题设计并制作了四种搭接长度、三种缝合密度、两种编织角缝合连接、胶接以及整体编织的三维五向编织复合材料试件。所有试件都是以三维编织玻璃纤维为增强体,环氧树脂为基体,采用RTM工艺制得的。实验结果表明,缝合连接试件与整体编织试件相比,弯曲强度下降了305～50%,弯曲模量下降了10%～30%。但与未缝合连接试件相比,弯曲强度提高了20%～50%,弯曲模量提高了5%～15%;搭接长度和缝合密度对弯曲强度和模量的影响较大,各种缝合密度试件的弯曲强度都是随搭接长度的增加而增加;当试件编织角为35°时,搭接长度70mm试件的弯曲强度是随着缝合密度的增大而减小,搭接长度25mm、40mm、55mm试件的弯曲强度都是随着缝合密度的增大而增大。当试件编织角为20°时,搭接长度25mm、40mm、55mm试件的弯曲强度变化规律与编织角35°相同。而搭接长度70mm试件却表现出随着缝合密度的增大,弯曲强度先增大后减小的规律;编织角对搭接长度70mm缝合连接试件弯曲性能的影响很大,对于中密度和高密度缝合试件,编织角20°的弯曲强度比编织角35°大,而在低密度缝合试件中表现出相反的规律。本课题进一步对缝合连接三维编织复合材料弯曲时的受力状况与破坏机理进行了分析。不同的搭接长度和缝合密度对缝合连接三维编织复合材料试件的弯曲破坏模式有着很大的影响。所有试件出现的弯曲破坏模式共两种,一种是在搭接面上发生分层断裂,另一种是在压头所在位置发生了塑性变形,与整体编织试件的弯曲破坏模式一样。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第一章概述  11-25
  1.1 引言  11-12
  1.2 三维编织复合材料  12-16
    1.2.1 三维编织技术的发展  12
    1.2.2 三维编织工艺原理  12-13
    1.2.3 三维编织结构复合材料的特点和性能  13-15
      1.2.3.1 三维编织结构物的特点  13-14
      1.2.3.2 三维编织复合材料优良的力学性能  14-15
    1.2.4 树脂基三维编织复合材料的成型工艺  15-16
  1.3 缝合技术  16-20
    1.3.1 缝合工艺介绍  16
    1.3.2 缝合技术的应用发展概况  16-17
    1.3.3 缝合方式及其缝合线的轨迹  17-19
      1.3.3.1 双边缝合  17-18
      1.3.3.2 单边缝合  18-19
    1.3.4 缝合工艺参数  19-20
      1.3.4.1 缝合线的类型  19-20
      1.3.4.2 缝线的股数  20
      1.3.4.3 缝合线直径  20
      1.3.4.4 缝合密度  20
      1.3.4.5 缝合方向  20
      1.3.4.6 缝合针  20
  1.4 国内外研究综述  20-23
    1.4.1 三维编织复合材料弯曲性能的实验研究  20-21
    1.4.2 缝合及缝合工艺参数对缝合复合材料力学性能影响  21-23
      1.4.2.1 缝合对层间断裂韧性的影响  21-22
      1.4.2.2 缝合对冲击损伤容限的影响  22
      1.4.2.3 缝合对面内力学性能的影响  22-23
  1.5 课题研究背景及内容  23-25
    1.5.1 研究背景  23
    1.5.2 研究内容  23-25
第二章缝合连接三维编织复合材料  25-30
  2.1 成型复合材料连接方式  25-26
  2.2 缝合连接三维编织复合材料  26-30
    2.2.1 缝合连接三维编织复合材料技术介绍  26
    2.2.2 缝合连接三维编织复合材料技术的优点  26-27
    2.2.3 缝合连接的基本形式  27-28
    2.2.4 缝合连接复合材料性能的研究进展  28-30
第三章缝合连接三维编织复合材料弯曲性能试验研究  30-55
  3.1 试验的目的  30
  3.2 试验测试方案  30-31
  3.3 实验材料  31
  3.4 缝合连接三维编织复合材料试样制备  31-36
    3.4.1 预制件的制备  31-32
    3.4.2 预制件的缝合  32-33
    3.4.3 预制件的复合固化  33-34
    3.4.4 试件参数  34-36
  3.5 试验内容  36-42
    3.5.1 试验依据  36
    3.5.2 试样形状与尺寸  36-37
    3.5.3 试验室环境  37
    3.5.4 实验设备  37
    3.5.5 弯曲实验装置  37-38
    3.5.6 试验数据处理  38-39
      3.5.6.1 弯曲性能指标的计算  38-39
      3.5.6.2 统计  39
    3.5.7 测试结果  39-42
  3.6 试验结果分析与讨论  42-55
    3.6.1 未缝合连接、缝合连接和整体编织试件弯曲性能的研究与比较  45-48
      3.6.1.1 未缝合连接和缝合连接编织复合材料试件弯曲性能的研究与比较  45-46
      3.6.1.2 整体编织与缝合连接试件弯曲性能的研究与比较  46-48
    3.6.2 不同搭接长度缝合连接试件弯曲性能的研究与比较  48-50
    3.6.3 不同缝合密度缝合连接试件弯曲性能的研究与比较  50-52
    3.6.4 不同编织角缝合连接试件弯曲性能的研究与比较  52-55
第四章弯曲试验原理和破坏模式分析  55-62
  4.1 弯曲试验原理  55-58
  4.2 缝合连接三维编织复合材料弯曲破坏模式  58-62
    4.2.1 破坏机理描述  58
    4.2.2 缝合连接基本破坏模式理论分析  58-59
    4.2.3 弯曲破坏形式及分析  59-62
第五章结论  62-64
参考文献  64-69
发表论文情况和参加科研情况说明  69-70
附表:缝合连接三维编织复合材料弯曲性能实验试件参数  70-75
致谢  75

缝合连接三维编织复合材料弯曲性能研究

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