2.5D機織石英纖維增強樹脂復合材料不同方向力學性能測試與模量預測
摘要：石英纖維增強樹脂復合材料常用于多物理場耦合環境下,為保證足夠的層間性能,常采用2.5D機織的結構形式。本文對一種淺交彎聯2.5D機織石英纖維增強雙馬樹脂復合材料的三維力學性能進行全面測試,對比分析了材料在不同方向的拉伸性能和壓縮性能,以及面內、面外剪切性能。測試結果表明,該復合材料的緯向拉伸、壓縮模量略高于經向,而拉伸、壓縮強度遠高于經向,導致經向和緯向拉、壓破壞模式差異顯著,拉伸時彎曲的經向纖維被拉斷,平直的緯向纖維劈裂,壓縮時平直的緯向纖維壓斷,彎曲的經向纖維屈曲。同時,該種材料具有較高的面內、面外剪切變形能力。此外,本文基于混合定律,提出了一個2.5D機織復合材料經、緯向模量估算公式。基于材料微觀結構特征,以包含經紗和緯紗的一個單胞作為代表性體積單元,建立有限元模型,預測該2.5D機織復合材料經向模量,預測結果與試驗結果吻合很好。本文的研究對2.5D機織石英纖維/雙馬樹脂復合材料的研發具有一定的指導意義。
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