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题目:玻纤间隔连体织物复合材料力学性能及连接技术研究

关键词:复合材料;间隔织物;玻璃纤维;力学性能;连接技术

  摘要

随着对复合材料轻量化、高性能的发展需求,夹层结构得到了结构设计与材料工作者的高度重视,在航空航天、建筑、船舶等领域得到了迅速发展,不同领域的应用需求带动了新型夹层结构的不断涌现。本文研究的玻璃纤维间隔连体织物复合材料即为其中一种,其增强体采用编织技术织造而成,该材料具有整体性、无面芯剥离、可设计等特点。文中首先分析了间隔连体织物复合材料增强体的结构特征,考察了复合材料在平压、剪切、三点弯曲等载荷作用下的力学特性及破坏模式,并分析了芯柱高度、分布密度等结构参数对复合材料各种力学性能的影响规律,同时分析了双间隔层连体织物复合材料的力学特性。研究结果表明:玻璃纤维间隔连体织物复合材料在平压、剪切载荷作用下主要以芯柱破坏为主,弯曲、侧压、拉伸载荷作用下主要以面层破坏为主;纬向性能高于经向,并且随芯柱高度增加、芯柱分布密度减小,材料的平压、剪切、平拉、侧压及拉伸强度降低,弯曲刚度增加;双间隔层连体织物复合材料平拉载荷作用下主要在中间层与芯柱连接处断裂,弯曲载荷作用下上面层、中间层依次发生破坏,剪切载荷作用下仅发生单层破坏。在间隔连体织物复合材料力学性能研究基础上,结合应用需求考察了该材料面板增强工艺方法,并测试分析了面板增强间隔连体织物复合材料力学特性及影响因素;针对实际应用中典型的构件形式,文中进一步考察了不同连接形式,并对各连接方法进行了性能评价,结果表明:面板增强间隔连体织物复合材料的弯曲刚度和侧压强度随铺层数增加而增加,在弯曲载荷下芯柱受剪破坏,侧压时则由于面板失稳破坏;总铺层数相同而上下铺层数不同对弯曲刚度影响不大。间隔连体织物复合材料机械开孔后拉伸及压缩强度都有很大下降;机械连接时应在开孔处加增强铺层或垫块,以提高孔边挤压强度;L型、T型构件在拐角处加增强铺层和填充短纤可提高连接区性能,在承受拉拔载荷时,间隔织物复合材料先于连接区破坏。