如果控制纖維體積含量保持在不大的范圍內變化時,壓縮模量和壓縮強度隨著表面編織角的增大而減小。這可能是由于在小編織角時纖維協同承擔壓縮載荷的緣故。另外,三類典型的壓縮破壞(松散型破壞、鼓狀破壞和45°角的斷裂破壞)區域如圖6所示。這說明編織復合材料的破壞模式與其結構參數的關系密切。
圖6 編織復合材料縱向壓縮破壞的三個區域
在拉伸過程中,復合材料表面很薄的樹脂層首先產生裂紋,然后裂紋逐漸增生擴散,并最終在很短的時間內產生斷裂。另外,纖維束從樹脂基體中拔出后仍保持圓柱狀,斷口處纖維束之間的樹脂出現粉碎性破壞。三維編織復合材料縱向壓縮破壞的斷面與編織軸向大約成45°角,與鑄鐵的壓縮破壞形式相類似。總之,在拉伸和壓縮這兩種變形過程當中,都會出現纖維束之間的樹脂粉碎并破壞,而纖維束基本上保持著圓柱狀,說明纖維束之間的基體存在著較大的變形。從兩種類型的破壞應力-應變曲線圖上可以看出,均存在一段或多段緩沖區域,說明破壞不是一次性發生的,具有逐“層”失效的特征。在細觀上,三維編織復合材料內部的應變場表現為非均勻性。需要進一步研究局部的非均勻應變對編織復合材料性能產生的影響。
4 結 論
(1)無論破壞形式如何,編織復合材料的模量和強度主要受編織角和纖維體積含量的影響;
(2)在表面編織角一定的前提下,拉伸模量隨著纖維體積含量的增加而變大;拉伸斷裂應變隨編織角的增加而增加;
(3)在纖維體積含量一定的情況下,編織角越大,編織復合材料的拉伸模量和壓縮模量越小;
(4)編織角越小,拉伸應力-應變曲線越接近于線性;而編織角越大,其應力-應變越表現出非線性;
(5)編織復合材料的破壞模式與其結構參數的關系密切,并主要受纖維體積含量和編織角的影響;
(6)三維編織復合材料內部的應變場在細觀上表現為非均勻性。
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作者簡介 楊朝坤(1968.12~),四川省簡陽人,博士,講師,主要從事紡織工程、纖維增強復合材料細觀力學、工藝以及成型等領域的研究. 通訊地址:新疆大學紡織系. 郵編:830008 聯系電話:0991-4551443 E-mail :yck327@hotmail.com