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三维织物夹芯复合材料的制备与力学性能研究

【摘要】:近年来,三维机织复合材料的发展颇为迅速,三维织物夹芯复合材料作为三维机织复合材料中较为新颖的一种,更是受到科研工作者的极大欢迎。这种材料的结构种类较多,不但具有优异的力学性能,而且具有很强的可设计性,广泛应用于建筑、交通、航天、军事等领域,材料的制备技术和性能研究是目前国内外复合材料界的主要研究内容之一。 本课题通过结构分析的方法,确定织物的组织规律与经纬纱的排列结构,绘制三维夹芯织物的经向剖面图和上机纹板图,完成三维夹芯织物的结构设计;选择玻璃纤维作为经纬纱原料,三维夹芯织物的上、下表面层和中间夹芯层的组织规律均采用平纹组织,送经方法采用筒子架送经,穿综方法采用顺穿法,穿筘方法采用1筘1穿法,在SGA598型全自动剑杆织样机上进行织造,完成三维夹芯织物的制备;选择环氧树脂E-51作为树脂基体的树脂,选择聚醚胺H023作为树脂基体的固化剂,将两者以2:1的比例进行混合,选择手糊成型作为复合工艺,完成三维织物夹芯复合材料的制备;选择Instron3385H型电子万能试验机对材料的压缩性能、弯曲性能等进行测试,研究结构参数对材料力学性能的影响,完成三维织物夹芯复合材料力学性能的研究。 本课题通过压缩性能的测试进行三维织物夹芯复合材料压缩特性的表征;通过弯曲性能的测试进行三维织物夹芯复合材料弯曲特性的表征。结果表明:随着夹芯层高度的增加,三维织物夹芯复合材料的压缩强度和弹性模量逐渐下降;随着夹芯层间距的增加,三维织物夹芯复合材料的压缩强度和弹性模量逐渐下降;树脂基体配比采用3:1,三维织物夹芯复合材料的压缩强度最大,同时随着聚醚胺含量的减少,材料的弹性模量逐渐增大;随着夹芯层高度的增加,三维织物夹芯复合材料的弯曲强度逐渐上升,弹性模量逐渐下降;随着夹芯层间距的增加,三维织物夹芯复合材料的弯曲强度和弹性模量逐渐下降;树脂基体配比采用3:1,三维织物夹芯复合材料的弯曲强度最大,同时随着聚醚胺含量的减少,材料的弹性模量逐渐增大。

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