铣孔工艺对碳/环氧2.5D机织复合材料经向拉伸强度的影响

1

作者 赵长青 向卫宏 +3 位作者 孙颖 朱有欣 张一帆 陈利 《复合材料学报》 北大核心 2025年第10期6064-6072,共9页

针对制孔工艺严重影响复合材料及其构件服役性能的问题,本文开展碳/环氧2.5D机织复合材料铣孔实验,通过对比入/出口孔径偏差、孔垂直度误差及孔锥度误差、入/出口及孔壁粗糙度等7项指标,优选铣孔工艺,提高制孔质量。采用数字图像相关技... 针对制孔工艺严重影响复合材料及其构件服役性能的问题,本文开展碳/环氧2.5D机织复合材料铣孔实验,通过对比入/出口孔径偏差、孔垂直度误差及孔锥度误差、入/出口及孔壁粗糙度等7项指标,优选铣孔工艺,提高制孔质量。采用数字图像相关技术与拉伸性能实验相结合的方法,测试复合材料开孔经向拉伸强度和试样表面应变分布。结果表明,采用优选的铣孔工艺,复合材料开孔经向拉伸强度保留率提高了6.29%,可达71.43%;20%拉伸应变下应力集中系数降低了8.13%,拉断前应力集中系数降低了1.90%,拉伸过程中,孔周表面应变分布均匀性明显提高。2.5D机织整体纤维增强结构有效阻断了孔周裂纹沿复合材料厚度方向的扩展,更大程度保留了材料开孔拉伸强度。本文对拓展碳/环氧2.5D机织复合材料的工程应用具有重要的理论意义。 展开更多

关键词 复合材料 2.5d机织 制孔 开孔拉伸强度 表面应变分布

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复杂面内载荷下2.5D机织复合材料的力学行为

2

作者 李凯伦 钱逸星 +2 位作者 程劭然 杨振宇 卢子兴 《复合材料学报》 北大核心 2025年第8期4791-4803,共13页

为了研究2.5D机织复合材料在复杂面内载荷下的力学响应和失效机制,本文采用有限元数值模拟方法,考虑纬纱偏离轴线的周期性变形特征,建立了更真实的参数化代表性体积单元模型,并基于渐进损伤模拟获得了不同组合载荷状态下复合材料的失效... 为了研究2.5D机织复合材料在复杂面内载荷下的力学响应和失效机制,本文采用有限元数值模拟方法,考虑纬纱偏离轴线的周期性变形特征,建立了更真实的参数化代表性体积单元模型,并基于渐进损伤模拟获得了不同组合载荷状态下复合材料的失效包络面。研究表明:由于经向和纬向力学性能的差异,2.5D机织复合材料在正轴双向加载条件下的失效包络面不存在二维机织复合材料那样的对称性;经向和纬向的力学性能存在竞争关系,随着纬纱密度增大,经纱卷曲率增大,经向力学性能减弱,纬向纤维体积分数增大,纬向力学性能则得到增强。本文的研究成果可以为合理优化机织工艺参数提供指导,从而有效地提高2.5D机织复合材料在复杂服役工况下的综合力学性能。 展开更多

关键词 2.5d机织复合材料 复杂载荷 有限元法 失效包络面 工艺参数

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纬纱层向偏转角对2.5D机织复合材料经向拉伸力学行为的影响

3

作者 姜鹏飞 李磊 张一帆 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第9期75-83,共9页

2.5D机织复合材料因其优异的整体结构特性在航空航天等领域展现出广阔的应用前景。然而,预制体中纬纱在层向的偏转特征导致材料力学性能与失效机理更为复杂,严重制约了其在工程领域的广泛应用。本文以典型2.5D机织T300/QY8911-Ⅳ复合材... 2.5D机织复合材料因其优异的整体结构特性在航空航天等领域展现出广阔的应用前景。然而,预制体中纬纱在层向的偏转特征导致材料力学性能与失效机理更为复杂,严重制约了其在工程领域的广泛应用。本文以典型2.5D机织T300/QY8911-Ⅳ复合材料为研究对象,通过建立包含0°、5°及20°纬纱偏转角的单胞模型,结合三维Hashin失效准则和Mises失效准则,构建了2.5D机织复合材料渐进损伤模型,系统研究了不同偏转角下材料经向拉伸力学行为。研究结果表明:随着纬纱偏转角增大,2.5D机织复合材料经向拉伸强度呈现先增大后减小的趋势。本研究可为2.5D机织复合材料的结构设计与工程应用提供理论依据,具有重要的工程实践意义。 展开更多

关键词 2.5d机织复合材料 纬纱偏转角 单胞模型 渐进损伤

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经纬向纤维体积比例对2.5D机织复合材料力学性能的影响 被引量：14

4

作者 焦亚男 仇普霞 +1 位作者 纪高宁 徐雪伟 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2015年第3期1-5,共5页

以T800碳纤维为原材料,制备5种不同经纬向纤维体积比例的2.5D机织结构预制件,并以其为增强材料制备了T800碳/环氧2.5D机织复合材料.通过进行拉伸、弯曲、压缩3种实验,分析比较经纬向纤维体积比例对力学性能的影响.实验结果表明:2.5D机... 以T800碳纤维为原材料,制备5种不同经纬向纤维体积比例的2.5D机织结构预制件,并以其为增强材料制备了T800碳/环氧2.5D机织复合材料.通过进行拉伸、弯曲、压缩3种实验,分析比较经纬向纤维体积比例对力学性能的影响.实验结果表明:2.5D机织复合材料的经、纬向力学性能与该方向的纤维体积含量相关;当经纬向体积比例为1∶0.5时,复合材料表现出经、纬向均衡的力学性能;此外,还表明指数函数可以较好地拟合不同经纬向纤维体积比例的2.5D机织复合材料的力学性能. 展开更多

关键词 T800碳纤维 2.5d机织复合材料 力学性能 经纬向纤维体积比例 指数函数拟合

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2.5D机织复合材料压缩性能实验与数值模拟 被引量：23

5

作者 卢子兴 周原 +2 位作者 冯志海 杨云华 纪高宁 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期150-159,共10页

为了研究2.5D机织复合材料的压缩损伤和失效机制,验证双尺度渐进损伤有限元数值模拟方法的有效性,对这类复合材料分别沿经纱方向和纬纱方向进行了准静态压缩实验,获得了其相应的应力-应变曲线,并测定了材料的初始弹性模量和极限强度。... 为了研究2.5D机织复合材料的压缩损伤和失效机制,验证双尺度渐进损伤有限元数值模拟方法的有效性,对这类复合材料分别沿经纱方向和纬纱方向进行了准静态压缩实验,获得了其相应的应力-应变曲线,并测定了材料的初始弹性模量和极限强度。在此基础上,利用双尺度渐进损伤有限元数值方法模拟分析了材料的压缩应力-应变响应和损伤演化行为,取得了与实验吻合较好的模拟结果。结果表明:2.5D机织复合材料在纬向压缩下的主要失效模式是纬纱的轴向压溃与断裂,可获得相对较高的压缩强度;但在经向压缩下,经纱因弯曲会承受附加弯矩作用,从而对周围基体造成挤压,故在经纱轴向断裂之前容易出现经纱之间基体的压溃和纱线之间的分层开裂,使强度降低,不利于发挥纤维的承载优势。 展开更多

关键词 2.5d机织复合材料 力学性能 压缩实验 数值模拟 渐进损伤

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2.5D机织复合材料冲击后剩余强度研究 被引量：3

6

作者 李明 周光明 王新峰 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S2期307-311,共5页

本文主要对2.5D机织复合材料冲击后的剩余拉伸强度进行研究。采用落锤法预制冲击损伤,并进行剩余拉伸试验。用了基于层合板理论的软化夹杂法对冲击后试样进行刚度衰减的模拟,用有限元软件根据点应力破坏准则计算得到剩余强度,并与剩余... 本文主要对2.5D机织复合材料冲击后的剩余拉伸强度进行研究。采用落锤法预制冲击损伤,并进行剩余拉伸试验。用了基于层合板理论的软化夹杂法对冲击后试样进行刚度衰减的模拟,用有限元软件根据点应力破坏准则计算得到剩余强度,并与剩余拉伸试验结果进行比较,验证了模型的有效性。为便于对比,对平面机织斜纹布铺设的层合板进行了同种计算和实验,得到了在相同冲击能量下2.5D机织复合材料剩余拉伸强度衰减比例小于层合材料的结论,证明2.5D机织复合材料由于Z方向经纱的存在因而具有良好的抗冲击性。 展开更多

关键词 2.5d机织复合材料 低速冲击 剩余强度 刚度衰减

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碳纤维2.5D机织复合材料弹道冲击性能及仿真分析 被引量：6

7

作者 解江 迟琪琳 +2 位作者 刘亚婷 牟浩蕾 冯振宇 《航空科学技术》 2021年第12期57-65,共9页

通过有限元仿真方法研究了碳纤维2.5D机织复合材料靶板在圆柱形弹体冲击作用下的弹道冲击特性,并通过空气炮试验分析了2.5D机织复合材料的弹道极限速度范围和典型失效模式,与仿真结果进行对比验证了模型的准确性。在此基础上,利用弹道... 通过有限元仿真方法研究了碳纤维2.5D机织复合材料靶板在圆柱形弹体冲击作用下的弹道冲击特性,并通过空气炮试验分析了2.5D机织复合材料的弹道极限速度范围和典型失效模式,与仿真结果进行对比验证了模型的准确性。在此基础上,利用弹道冲击仿真模型针对圆柱形弹体不同倾斜角度以及不同弹体形状(圆柱形、球形、叶片形)情况下,分别研究2.5D机织复合材料的弹道冲击特性。结果表明,弹道冲击作用下,碳纤维2.5D机织复合材料靶板的破坏模式主要为剪切充塞失效,且在弹孔周围有少量纤维拔出;球形弹体的弹道极限与圆柱形弹体的弹道极限基本一致,叶片形弹体的弹道极限速度明显小于球形弹体和圆柱形弹体。叶片形弹体更易穿透靶板;对于圆柱形弹体,当弹体倾斜角度小于45°时,弹体的弹道极限速度随倾斜角度的增大呈线性增大,倾斜角度大于45°时,弹体的弹道极限速度基本不发生变化。 展开更多

关键词 2.5d机织材料 弹道冲击 弹体倾斜角度 弹道极限 损伤情况

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含减纱2.5D机织碳/环氧复合材料低速冲击损伤机制 被引量：1

8

作者 张典堂 窦宏通 +1 位作者 董放 江昊 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2023年第6期24-32,46,共10页

针对锥形回转体构件常用的减纱工艺,设计和制备了不含减纱、含半列减纱和含整列减纱2.5D机织碳/环氧复合材料。分别设置54 J和72 J的冲击能量,采用落锤冲击仪对3种复合材料开展了低速冲击试验,获取了载荷-时间曲线,并采用Micro-CT开展... 针对锥形回转体构件常用的减纱工艺,设计和制备了不含减纱、含半列减纱和含整列减纱2.5D机织碳/环氧复合材料。分别设置54 J和72 J的冲击能量,采用落锤冲击仪对3种复合材料开展了低速冲击试验,获取了载荷-时间曲线,并采用Micro-CT开展了损伤形貌和损伤量化分析。基于低速冲击损伤“局部”分布特征,建立了一种宏-细观混合有限元模型,开展了3种复合材料的低速冲击数值模拟,并揭示了失效机理。结果表明:数值模拟的力学响应曲线及损伤形貌与对应试验结果吻合较好;相比于不含减纱试样,在54 J冲击能量下,含半列减纱和整列减纱试样的冲击损伤体积分别增加了21.0%和34.8%;在72 J冲击能量下,含半列减纱和整列减纱试样的冲击损伤体积分别增加了15.7%和24.4%。可以看出,减纱点的引入明显降低了结构的承载效率。 展开更多

关键词 减纱 2.5d机织复合材料 低速冲击 损伤机制 混合模型

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2.5D机织复合材料双剪连接力学行为与损伤机制

9

作者 钱坤 江昊 张典堂 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期9-15,22,共8页

为研究装配参数对2.5D机织复合材料连接性能的影响,制备了具有不同宽径比w/D与边径比e/D的2.5D机织复合材料试样,通过双搭接拉伸实验,分析了在连接载荷下材料的力学行为与失效模式,并借助微计算机断层扫描技术(Micro-CT)观察试样内部损... 为研究装配参数对2.5D机织复合材料连接性能的影响,制备了具有不同宽径比w/D与边径比e/D的2.5D机织复合材料试样,通过双搭接拉伸实验,分析了在连接载荷下材料的力学行为与失效模式,并借助微计算机断层扫描技术(Micro-CT)观察试样内部损伤情况,阐明其损伤机制。结果表明:试样在w/D和e/D分别取6和3时,表现出较高的力学性能,但适当减少w/D或e/D依旧能保有相当强度,当w/D下降为4时,刚度减少3.18%,极限挤压强度减少2.77%;当e/D下降为2.5时,刚度与强度分别减少1.62%和7.19%;螺栓孔的位置参数对材料的失效模式影响显著,减小w/D使经纱承受更多载荷,失效模式向净张力失效演变;减小e/D使纬纱承受更多载荷,失效模式向撕裂失效演变。 展开更多

关键词 2.5d机织复合材料 螺栓连接 微计算机断层扫描技术(Micro-CT) 复合材料失效 损伤机制

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平纹机织与2.5D机织复合材料平板弹道冲击特性对比 被引量：5

10

作者 冯振宇 迟琪琳 +2 位作者 崔怀天 解江 牟浩蕾 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期550-561,共12页

为研究碳纤维平纹机织和碳纤维2.5D机织复合材料平板的弹道冲击响应及失效模式,在空气炮装置上使用圆柱弹体对其进行了弹道冲击试验。通过弹道极限速度、吸能总量、单位面密度吸能量和单位厚度吸能量等指标评估其弹道冲击特性,并采用超... 为研究碳纤维平纹机织和碳纤维2.5D机织复合材料平板的弹道冲击响应及失效模式,在空气炮装置上使用圆柱弹体对其进行了弹道冲击试验。通过弹道极限速度、吸能总量、单位面密度吸能量和单位厚度吸能量等指标评估其弹道冲击特性,并采用超声C扫描和CT扫描唯象分析其冲击损伤。结果表明:在等厚度下,碳纤维平纹机织复合材料平板与碳纤维2.5D机织复合材料平板相比,展现了更优的弹道冲击性能。碳纤维平纹机织复合材料平板的主要失效模式为分层失效,碳纤维2.5D机织复合材料平板主要为剪切充塞失效。与碳纤维2.5D机织复合材料平板相比,平纹机织复合材料平板弯曲变形明显,大量的纤维拉伸失效增加了平板吸能量,提高了弹道极限速度,但分层会导致平板损伤区域大,完整性较差;碳纤维2.5D机织复合材料平板损伤区域小,完整性好。 展开更多

关键词 2.5d机织 平纹机织 弹道冲击响应 失效模式 吸能特性

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基于Puck准则的2.5D机织复合材料压缩性能研究 被引量：4

11

作者 季乐 周光明 +2 位作者 王新峰 孙琎 王宇 《航空计算技术》 2016年第1期23-26,30,共5页

利用CATIA软件以经纬密为参数建立了2.5D纤维增强浅交弯联复合材料的参数化有限元模型,在Hyper Mesh专业网格划分工具中划分周期性网格,编写了Fortran程序嵌入周期性边界条件。采用Abaqus软件中VUMAT子程序功能编写了基于Puck准则的材... 利用CATIA软件以经纬密为参数建立了2.5D纤维增强浅交弯联复合材料的参数化有限元模型,在Hyper Mesh专业网格划分工具中划分周期性网格,编写了Fortran程序嵌入周期性边界条件。采用Abaqus软件中VUMAT子程序功能编写了基于Puck准则的材料损伤本构模型,通过渐进损伤分析,得到了机织织物宏观弹性模量以及经向压缩强度、破坏路径,并对破坏结果进行了分析。利用RTM工艺复合成型试件并进行力学测试,实验结果证实了仿真分析的准确性。 展开更多

关键词 2.5d机织 Puck准则 压缩 渐进损伤 破坏路径

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2.5D机织C_(f)/Al复合材料热残余应力与热变形细观力学分析 被引量：1

12

作者 童德 蔡长春 +4 位作者 王振军 刘燕武 张益豪 余欢 徐志锋 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期73-82,共10页

采用细观力学数值模拟与热性能实验结合的方法,研究2.5D机织C_(f)/Al复合材料降温热变形行为和热残余应力分布。根据解析法计算的纱线轴/横向热膨胀性能和纱线空间分布结构,建立复合材料细观力学有限元模型,计算得到的宏观热应变-温度... 采用细观力学数值模拟与热性能实验结合的方法,研究2.5D机织C_(f)/Al复合材料降温热变形行为和热残余应力分布。根据解析法计算的纱线轴/横向热膨胀性能和纱线空间分布结构,建立复合材料细观力学有限元模型,计算得到的宏观热应变-温度曲线与热变形实验曲线吻合较好。复合材料制备后经纱和纬纱主要处于残余压应力状态,且纬纱表现出较高的残余应力水平;基体合金则主要处于残余拉应力状态,最大拉应力出现在经纱界面处并导致经纱与纬纱之间的区域出现局部界面脱粘,降低热残余应力是改善复合材料力学性能的重要技术手段。 展开更多

关键词 2.5d机织 C_(f)/Al复合材料 残余应力 细观力学 有限元分析

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2.5D机织复合材料的渐进损伤与失效模拟 被引量：13

13

作者 吕青泉 赵振强 +1 位作者 李超 张超 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2747-2757,共11页

为了研究典型2.5D机织复合材料的压缩性能,开展了复合材料单胞结构的经向和纬向压缩实验,并通过对材料编织结构的细观表征,建立了细观尺度的单胞有限元模型来模拟压缩载荷下单胞内部的变形及渐进失效过程。结果表明,2.5D机织复合材料在... 为了研究典型2.5D机织复合材料的压缩性能,开展了复合材料单胞结构的经向和纬向压缩实验,并通过对材料编织结构的细观表征,建立了细观尺度的单胞有限元模型来模拟压缩载荷下单胞内部的变形及渐进失效过程。结果表明,2.5D机织复合材料在受压时表现出明显的非线性力学响应,材料沿经向的压缩模量和强度均高于纬向;经向压缩时材料的主要破坏模式有经纱的横向开裂、纤维束间的界面分层破坏、纬纱的压溃及基体的开裂,纬向压缩时出现的主要破坏模式是纬纱的压溃、纬纱纤维束的断裂及基体开裂;通过对比试验与有限元结果,认为所建立的细观有限元模型能够准确预测材料单胞在压缩载荷下的应力-应变响应,并且能够模拟编织结构中的损伤起始和演化过程。 展开更多

关键词 2.5d机织复合材料 力学性能 压缩试验 数值模拟 渐进损伤分析

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2.5D机织碳纤维-玻璃纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料高温力学行为及损伤机制 被引量：3

14

作者 李存静 陶洋 +1 位作者 逄增媛 张典堂 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期144-154,共11页

采用三维纺织技术与树脂传递模塑工艺(RTM)制备了2.5D机织碳纤维-玻璃纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料,分别在室温(25℃)和高温(150℃、240℃、300℃)环境下对复合材料进行了三点弯曲和层间剪切力学性能测试,探究了温度对复合材料力学行... 采用三维纺织技术与树脂传递模塑工艺(RTM)制备了2.5D机织碳纤维-玻璃纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料,分别在室温(25℃)和高温(150℃、240℃、300℃)环境下对复合材料进行了三点弯曲和层间剪切力学性能测试,探究了温度对复合材料力学行为及损伤机制的影响。结果表明:温度对2.5D机织碳纤维-玻璃纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料的力学特性和损伤模式均有显著影响。温度上升导致纤维/基体界面结合力减弱,复合材料在300℃下的弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度相比室温环境分别降低了23.06%、70.01%和18.93%。弯曲载荷下,2.5D机织混杂复合材料的室温破坏模式主要以局部的纤维断裂和基体开裂为主,而高温损伤则以纤维/基体界面脱粘为主导。剪切载荷下,2.5D机织混杂复合材料的室温破坏模式主要为分层破坏,而随着温度升高,复合材料因基体软化出现塑性变形,基体开裂、界面脱粘及分层破坏决定了材料的最终失效。 展开更多

关键词 2.5d机织复合材料 混杂纤维 温度 力学行为 损伤机制

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2.5D机织SiC_(f)/SiC复合材料制备与吸波性能 被引量：3

15

作者 赵马娟 王晓猛 +2 位作者 王岭 邱海鹏 张典堂 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期3630-3642,共13页

为满足高温吸波结构复合材料要求,选用SiC纤维(SiC_(f)),设计并制备了2.5D机织SiC_(f)/SiC复合材料,采用实验与仿真相结合的方法研究了吸波性能。利用弓形法开展了反射损耗测试,采用X射线计算机断层扫描(Micro-CT)技术提取材料几何结构... 为满足高温吸波结构复合材料要求,选用SiC纤维(SiC_(f)),设计并制备了2.5D机织SiC_(f)/SiC复合材料,采用实验与仿真相结合的方法研究了吸波性能。利用弓形法开展了反射损耗测试,采用X射线计算机断层扫描(Micro-CT)技术提取材料几何结构参数,建立了全厚度细观模型,在CST电磁仿真软件上模拟计算了材料的反射损耗,并与实验结果进行对比分析。通过等效电磁参数理论和场分布图分析了吸波机制,并研究了几何结构参数、电磁参数、电磁波电场极化方向和入射角度对材料吸波特性的影响规律。实验结果表明:在1~18 GHz频率范围内,本文所制备的2.5D机织SiC_(f)/SiC复合材料具有3 GHz的有效吸波带宽,在吸收峰9.3 GHz处,最大反射损耗达到-17 dB,这与仿真结果基本一致。该复合材料主要通过电损耗的方式吸收电磁波,其良好的吸波性能是结构设计和材料特性协同作用的结果,材料整体厚度和纤维介电常数是影响2.5D机织SiC_(f)/SiC复合材料吸波性能的关键因素。 展开更多

关键词 2.5d机织结构 SiC_(f)/SiC复合材料 细观模型重构 电磁仿真 吸波性能 影响因素

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2.5D机织石英纤维增强树脂复合材料不同方向力学性能测试与模量预测 被引量：17

16

作者 王雅娜 曾安民 +1 位作者 陈新文 王翔 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1364-1373,共10页

石英纤维增强树脂复合材料常用于多物理场耦合环境下,为保证足够的层间性能,常采用2.5D机织的结构形式。本文对一种浅交弯联2.5D机织石英纤维增强双马树脂复合材料的三维力学性能进行全面测试,对比分析了材料在不同方向的拉伸性能和压... 石英纤维增强树脂复合材料常用于多物理场耦合环境下,为保证足够的层间性能,常采用2.5D机织的结构形式。本文对一种浅交弯联2.5D机织石英纤维增强双马树脂复合材料的三维力学性能进行全面测试,对比分析了材料在不同方向的拉伸性能和压缩性能,以及面内、面外剪切性能。测试结果表明,该复合材料的纬向拉伸、压缩模量略高于经向,而拉伸、压缩强度远高于经向,导致经向和纬向拉、压破坏模式差异显著,拉伸时弯曲的经向纤维被拉断,平直的纬向纤维劈裂,压缩时平直的纬向纤维压断,弯曲的经向纤维屈曲。同时,该种材料具有较高的面内、面外剪切变形能力。此外,本文基于混合定律,提出了一个2.5D机织复合材料经、纬向模量估算公式。基于材料微观结构特征,以包含经纱和纬纱的一个单胞作为代表性体积单元,建立有限元模型,预测该2.5D机织复合材料经向模量,预测结果与试验结果吻合很好。本文的研究对2.5D机织石英纤维/双马树脂复合材料的研发具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 复合材料 2.5d机织 石英纤维 力学性能 试验研究

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2.5D机织复合材料经向和纬向振动疲劳行为对比 被引量：6

17

作者 王雅娜 任素娥 +2 位作者 张琴 刘燕峰 何玉怀 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期109-118,共10页

2.5D机织复合材料抗分层、耐冲击,在航空发动机结构上具有巨大的应用前景。本文对一种2.5D机织碳纤维增强双马树脂基复合材料经向和纬向试件,开展了不同名义应力水平下的一阶弯曲共振疲劳试验。试验结果表明:经向试件的振动疲劳性能优... 2.5D机织复合材料抗分层、耐冲击,在航空发动机结构上具有巨大的应用前景。本文对一种2.5D机织碳纤维增强双马树脂基复合材料经向和纬向试件,开展了不同名义应力水平下的一阶弯曲共振疲劳试验。试验结果表明:经向试件的振动疲劳性能优于纬向试件,随着应力水平的提高,经向和纬向试件的寿命明显缩短,而固有频率下降百分比增加,试件内部的损伤严重程度和损伤扩展速度都随之提高。2.5D机织复合材料经向和纬向试件在共振疲劳试验过程中的主要失效模式是纱线与基体之间脱粘造成的结构完整性丧失,从而导致试件的刚度持续下降。试件内部损伤的三维电子计算机断层扫描(Computerized tomography,CT)重构图像表明,损伤散布于试件工作段区域,应力水平越高,2.5D机织复合材料经向和纬向试件内部损伤范围越大,损伤程度越高,而且纬向试件内部损伤状态比经向试件严重。利用双对数线性寿命模型,对经向和纬向试件在不同名义应力水平下的共振疲劳试验数据进行拟合,得到2.5D机织复合材料经向和纬向试件共振疲劳应力-寿命(Stress-life,S-N)曲线的数学模型,得到的S-N曲线可用于预测2.5D机织复合材料的寿命。 展开更多

关键词 复合材料 碳纤维 2.5d机织 振动疲劳 寿命预测

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2.5D机织复合材料等效热膨胀系数参数化研究 被引量：2

18

作者 朱立平 姜鹏飞 +1 位作者 武广哲 郭居上 《玻璃纤维》 CAS 2021年第6期8-10,16,共4页

建立了单胞-材料双尺度有限元模型,对2.5D机织复合材料的等效热膨胀系数进行了参数化预测,预测主要分为2个步骤:首先对施加周期性边界条件的单胞进行等效刚度的预测,接着施加温度梯度计算后得到材料各方向等效热膨胀系数。基于对材料纬... 建立了单胞-材料双尺度有限元模型,对2.5D机织复合材料的等效热膨胀系数进行了参数化预测,预测主要分为2个步骤:首先对施加周期性边界条件的单胞进行等效刚度的预测,接着施加温度梯度计算后得到材料各方向等效热膨胀系数。基于对材料纬向“零膨胀”设计需求,进行了织物工艺参数包括经密、纬密和织物结构的参数化计算与分析,得到了参数影响规律,为2.5D机织物工艺参数选择提供了指导。 展开更多

关键词 2.5d机织复合材料 等效热膨胀系数 参数化研究

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2.5D机织复合材料悬臂梁振动疲劳实验与有限元模拟

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作者 邓杨芳 王雅娜 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期111-121,共11页

2.5D机织碳纤维增强树脂基复合材料以其在力学性能和复杂构件成型两方面的综合优势,在大涵道比商用涡扇发动机风扇叶片方面具有巨大的应用前景。对发动机风扇叶片来说,振动疲劳是一种不可忽视的工况条件,目前2.5D机织复合材料振动疲劳... 2.5D机织碳纤维增强树脂基复合材料以其在力学性能和复杂构件成型两方面的综合优势,在大涵道比商用涡扇发动机风扇叶片方面具有巨大的应用前景。对发动机风扇叶片来说,振动疲劳是一种不可忽视的工况条件,目前2.5D机织复合材料振动疲劳方面的实验与数值预测模型十分有限。本工作针对一种模拟发动机叶片根部的2.5D机织复合材料悬臂梁结构,建立一阶弯曲振动疲劳行为模拟的多尺度模型,并基于固定周期跳跃的疲劳加载模拟方法,结合主导疲劳失效机制的损伤萌生准则和疲劳刚度退化模型,开展2.5D机织复合材料经、纬向试件振动疲劳实验过程的模拟。基于建立的多尺度模型分析试件危险部位单胞内的应力场,预测经、纬向试件振动疲劳实验后的损伤状态。数值模拟结果与实验后的断口形貌观测结果吻合,验证了本工作提出的2.5D机织复合材料振动疲劳多尺度预测模型的有效性。基于提出的振动疲劳多尺度预测模型,对随着疲劳加载次数累积经向试件工作段单胞内的损伤状态进行了仿真,揭示了2.5D机织复合材料振动疲劳损伤的演化机理。 展开更多

关键词 复合材料 碳纤维 2.5d机织 多尺度 振动疲劳

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不平衡2.5D碳纤维机织预制体偏轴拉伸性能 被引量：3

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作者 关留祥 李嘉禄 +2 位作者 焦亚男 杨志 房倩倩 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期293-301,共9页

通过偏轴拉伸实验研究了因纱线细度变化而引起的不平衡2.5D碳纤维机织预制体(2.5D CFWPs)的面内剪切变形性能,实验材料包括4组不平衡2.5D CFWPs试样和1组平衡2.5D CFWPs试样。观察了不平衡2.5D CFWPs试样的典型宏观变形形貌和细观结构变... 通过偏轴拉伸实验研究了因纱线细度变化而引起的不平衡2.5D碳纤维机织预制体(2.5D CFWPs)的面内剪切变形性能,实验材料包括4组不平衡2.5D CFWPs试样和1组平衡2.5D CFWPs试样。观察了不平衡2.5D CFWPs试样的典型宏观变形形貌和细观结构变化;对比了不平衡试样和平衡试样的剪切角和拉伸载荷变化;通过归一化处理,详细分析了纱线细度对预制体面内剪切变形的影响。结果表明:不平衡2.5D CFWPs试样典型变形形貌呈左右不对称形态,且纱线呈"S"型或"Z"型抽拔;经纬纱细度组合为792 tex×396 tex(表示经纱细度为792 tex,纬纱细度为396 tex)和396 tex×792 tex的不平衡2.5D CFWPs试样的偏轴拉伸性能基本相同,另两组不平衡试样(经纬纱细度组合为198 tex×792 tex和792 tex×198 tex)的偏轴拉伸性能也基本相同;平衡试样的拉伸载荷明显大于不平衡试样,在达到剪切锁紧后,平衡试样载荷快速上升,不平衡试样载荷上升缓慢;对拉伸载荷归一化处理后,剪切角小于20.81°时, 5组2.5D CFWPs试样剪切力基本相同,在20.81°~30.02°时, 4组不平衡试样剪切力基本相同。 展开更多

关键词 2.5d机织 预制体 偏轴拉伸 变形 剪切角

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