纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料力学性能的实验研究

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纬编双轴向多层衬纱(Multilayered Biaxial Weft Knitted,简称MBWK,下同)织物是由天津工业大学复合材料研究所研制出的一种新型织物,该织物以其优良的成型性能、良好的抗冲击性、优异的力学性能以及低的生产成本使MBWK织物增强复合材料在航空航天、军工、高速列车、防弹保护以及建筑等领域都得到了广泛应用,并已引起人们的极大兴趣和广泛关注。然而现在对该织物的研究尚处于研究阶段,它的很多优越的性能还需要进行更深的研究,尤其是对碳纤维增强的MBWK织物增强的复合材料力学性能的研究。   本研究采用双罗纹为地组织,经纬向衬入T300-3k碳纤维,在天津工业大学复合材料研究所改进的针织横机上编织纬编双轴向多层衬纱织物预制件。通过树脂传递(RTM)工艺将TDE-86环氧树脂注入模具中在一定的温度和时间内进行固化,形成所需的复合材料层合板制件。通过对预制件层数的控制,达到实验所需的纤维体积含量。探讨了纤维体积含量对MBWK织物增强复合材料力学性能的影响。通过对不同纤维体积含量下纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料的拉伸、弯曲等力学性能进行实验研究,找出纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料在一定纤维体积含量范围内的力学性能的规律,并由此总结出此种材料的力学性能规律。对MBWK织物增强复合材料的拉伸性能进行实验研究,对材料的应力应变曲线、拉伸强度、初始模量和断裂形貌进行了分析,研究发现,T300碳纤维纱的衬入提高了针织结构复合材料的力学性能,并在一定范围内,随着纤维体积含量的升高,MBWK织物增强复合材料的拉伸强度和拉伸模量也随之增高。对MBWK织物增强复合材料的弯曲性能进行实验研究,对材料的载荷挠度曲线、弯曲强度、弯曲模量和断裂形貌进行了分析,研究发现,T300碳纤维纱的衬入也同样提高了针织结构复合材料的力学性能,并在一定范围内,随着纤维体积含量的升高,MBWK织物增强复合材料的弯曲强度和弯曲模量也随之增高。
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