● 摘要
三维整体机织中空复合材料是一种新型的中空复合材料，由上下面板及芯子组成。与传统三明治夹层复合材料不同的是，三维整体机织中空复合材料的增强体—纤维织物是通过一种先进的纺织技术，使用三维编织机整体编织成型。然后预制件通过真空辅助工艺进行树脂复合固化。因此，该种材料的芯子和上下面板之间的连接强度远大于传统的三明治材料；而且可以通过调节不同的编织参数，改变芯子纤维束的高度，所以可以制备一系列不同芯子高度的三维整体机织中空复合材料，极大的扩宽的该种材料在工程领域的应用范围，具有很好的应用前景。因此，对不同芯子高度的该种材料开展相关研究也就显得极为重要。
本课题在成功制备三维整体机织中空复合材料的基础上,对材料的静态力学性能，冲击性能进行了实验研究，并对加厚增强面板和芯子填充之后材料的静/动态力学性能做了对比研究。 本论文主要工作包括：
（1）三维整体机织中空复合材料的制备。本课题从纺织工艺入手，通过改变编织参数，得到不同芯子高度的纤维预制件，然后采用真空辅助的方法，制得芯子高度从3mm-30mm变化的一系列不同芯子高度的三维整体机织中空复合材料。
（2）三维整体机织中空复合材料的静态力学性能研究。研究了芯子高度为5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm六种不同芯子高度的材料的平面压缩性能。结果表明：材料的平面压缩性随着芯子高度的增加而减小，当芯子高度大于20mm以后，基本保持不变，材料平面压缩的破坏机理随着芯子高度的变化也有所不同；而材料的经向压缩性能则随着芯子高度的增加而增大，但对于不同芯子高度的材料，其破坏机理相同。
（3）测试温度和芯子高度对材料弯曲性能的影响研究。分别在液氮和室温两种温度下，对芯子高度分别为3mm、6mm、10mm三种不同芯子高度的材料进行三点弯曲实验。结果表明：对于相同芯子高度，液氮温度下材料的弯曲性能与室温相比有明显提高；相同温度下，材料的弯曲性能随着芯子高度的增加而增大；而且对于相同芯子高度的材料，不同温度下材料破坏机理不同。
（4）三维整体机织中空复合材料的摆锤冲击和低速冲击性能研究。分别在室温和液氮温度下对5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm六种不同芯子高度的材料进行摆锤冲击实验。实验结果表明，相同实验温度下，材料的摆锤冲击性能随着芯子高度的增加而增大；同种试样，液氮温度下材料的摆锤冲击性能与室温相比有很大提高。对芯子高度为12mm、18mm、30mm三种不同芯子高度的试样进行落锤低速冲击实验。对于同种芯子高度，随着冲击能量的增加，材料的破坏越来越严重；在冲击能量保持不变的情况下，随着芯子高度的增加，材料的抗冲击性能显著增加，而材料的破坏程度减小。
（5）加厚增强面板对复合材料静/动态力学性能的影响研究。对加厚增强面板前后芯子高度为5mm的材料分别进行三点弯曲和低速冲击实验。结果表明：与未加厚增强面板的材料相比，加厚增强面板材料的弯曲性能及抗低速冲击性能都有显著提高，表明加厚面板的加厚是提高材料力学性能的重要方法。
（6）芯子填充对复合材料力学性能的影响研究。对芯子高度分别为12mm、25mm、30mm三种不同芯子高度的试样进行聚氨酯泡沫填充，而且还对芯子高度为30mm的试样进行了泡沫和珍珠岩混合填充。对填充后的材料进行落锤低速冲击实验，并与未填充的材料进行对比分析。结果表明：对于同种芯子高度，泡沫填充后材料的抗冲击性能显著提高；并且，材料的抗冲击性能随着芯子高度的增加而增加。而且泡沫和珍珠岩混合填充之后材料的抗冲击性能比单一的泡沫填充又有显著提高。