题目：NCF织物的性能表征与分析

NCF织物(non-crimp fabric)，又称无卷曲织物，是指一层或多层平行顺直排列的纤维由经编线束缚一起的织物，具有能充分发挥纤维性能、铺覆性好和铺覆效率高等优点。虽然国外对NCF织物的性能（主要是变形性能）进行了一系列的表征与研究，但是表征方法并不成熟，变形机理也没有得到充分认识，制约了NCF织物增强的复合材料在航空、航天、汽车、船舶等领域的应用。本研究采用画框剪切、偏轴拉伸、厚度压缩、双轴拉伸、半球铺覆等方法对NCF织物进行了表征，同时为了进一步认识NCF织物的变形机理及与机织物的差异，对机织物也进行了表征。在充分认识织物变形机理的基础上，优化调整了表征方法，为NCF织物的应用提供理论和数据基础。

采用画框剪切对NCF织物和机织物的剪切变形进行了研究。比较特定剪切力下的剪切角后表明，对于链式(45°/-45°)NCF织物，沿经编线方向比垂直于经编线方向更难产生剪切变形；三种NCF织物的剪切变形从难到易依次是：玻纤(45°/-45°)NCF织物、碳纤(45°/-45°)NCF织物、碳纤(0°/90°)NCF织物。剪切过程中实际剪切角的统计结果表明，画框剪切过程中的实际剪切角与理论计算的剪切角相差较小。

采用表征织物面内剪切变形的另一种方法---偏轴拉伸，对NCF织物和机织物进行了研究。首先考察了三个试样长宽比下的剪切变形，甄选出了最优的长宽比---2.5：1。在此长宽比下，考察了其它织物的剪切变形，得到的织物剪切变形难易程度与画框剪切结果一致。剪切过程中实际剪切角的统计结果表明，偏轴拉伸的实际剪切角与理论计算的剪切角相差较大。

采用厚度压缩考察了压缩次数、织物层数和铺层方式对NCF织物和机织物压缩行为的影响。结果表明：(45°/-45°)、(0°/90°)和(0°/-45°/90°/45°)三种碳纤NCF织物的压缩量最大，破斜纹3031和缎纹3052碳纤织物次之，玻纤平纹织物最小；由于织物本身的特性和多层织物之间的“嵌套效应”，不同的织物，归一化的厚度随层数的变化规律不一致；层与层的纤维之间或者经编线之间的“嵌套效应”会使织物的压缩量变大。

采用双轴拉伸考察了双向载荷下NCF织物和机织物的变形特性。结果表明：NCF织物沿纤维方向的双轴拉伸中，两个方向的纤维没有明显的相互作用，偏轴方向（拉伸方向与纤维方向成45°）的双轴拉伸中，两个方向的纤维存在较明显的相互作用；三种机织物沿纤维方向的双轴拉伸中，碳纤缎纹3052织物交织程度低，经纬方向的纤维相互作用较小，不同的速率比对织物双轴拉伸行为几乎没有影响；碳纤缎纹3031和玻纤平纹织物交织程度高，经纬方向的纤维相互影响较大，低速率比时应力-应变曲线会出现平台，高速率比时曲线同碳纤缎纹3052织物的一致。

采用半球铺覆对NCF织物和机织物进行了铺覆性研究，统计了铺覆后经向和纬向的纤维剪切角分布。结果表明：碳纤(0°/90°)NCF、碳纤缎纹3052、碳纤破斜纹3031和玻纤平纹四种织物的经度和纬度方向剪切角分布比较相近，而(45°/-45°)NCF织物与这四种织物的剪切角分布差别较大，这是因为，与其他织物不同，(45°/-45°)NCF织物剪切变形呈非对称且变形相对较难。