【正文】 本單元內(nèi)的纖維束是四向結(jié)構(gòu)，纖維束在空間均勻地沿對(duì)角線方向延伸。/90176。采用三維整體編織技術(shù)制作的復(fù)合材料比三向正交復(fù)合材料和纏繞復(fù)合材料有更好的抗燒蝕性，與三向正交復(fù)合材料相比燒蝕率下降約20%，[25]: 不同工藝制造的復(fù)合材料性能對(duì)比 材料 拉伸強(qiáng)度 拉伸模量 線燒蝕率 背面升溫 （MPa） （GPa） （mm/s） （℃） 三維整體編織碳/酚醛 500 15 三維正交編織碳/酚醛 402 25 斜向纏繞碳/酚醛 24 總之，三維編織復(fù)合材料具有特殊的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，其在取代金屬，節(jié)約能源，特殊專用等方面必將發(fā)揮獨(dú)特的作用。邊緣切割過的試件和不切割的試件相比，拉伸強(qiáng)度幾乎下降了50%,疲勞特性下降40%，當(dāng)然這是編織試件寬度較小的情況，對(duì)于寬度較大的結(jié)構(gòu)，影響會(huì)減小。孫慧玉的研究集中于切邊前后應(yīng)力的差異問題，并且數(shù)據(jù)較少。） 切割方法 拉伸試驗(yàn) 壓縮試驗(yàn) 未切割 SL20 SY20 寬邊一邊切2mm左右 SLK20 SYK20 20176。本試驗(yàn)拉伸和彎曲性能的測(cè)試方法，主要參照我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB 144783《玻璃纖維增強(qiáng)塑料拉伸試驗(yàn)方法》和GB 144983《玻璃纖維增強(qiáng)塑料彎曲試驗(yàn)方法》，均采用矩形試片。 信號(hào)采集系統(tǒng) 測(cè)試在室溫下進(jìn)行。 復(fù)合材料的機(jī)械加工通常分為常規(guī)和非常規(guī)兩類方法。(1)用丙酮清洗加強(qiáng)片。 編號(hào) 尺寸外形/mm 表面編織角/ 纖維體積含量/ (長x寬x高) （176。P——載荷一變形曲線上初始直線段的載荷增量，N。 拉伸試驗(yàn)初始階段應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（20176。 各組試件拉伸初始模量平均值變化圖10為各組試件的初始模量變化圖，其變化趨勢(shì)與拉伸強(qiáng)度相似。而在編織角較大的復(fù)合材料受拉過程當(dāng)中，由于泊松效應(yīng)引起的橫向拉伸變形，使纖維束相互擠壓變形而破壞界面，引起基體開裂或纖維脫粘，導(dǎo)致拉伸模量和強(qiáng)度的降低[39]。 ，三維編織預(yù)制件及復(fù)合材料試樣的外形尺寸，花節(jié)長度等個(gè)參數(shù)用游標(biāo)卡尺在試樣工作段任意三點(diǎn)處進(jìn)行測(cè)量，取其算術(shù)平均值。 ——與載荷增量p相對(duì)應(yīng)的應(yīng)變量。隨著編織角的增大，壓縮應(yīng)力——應(yīng)變曲線與小編織角的試件明顯不同，存在明顯的屈服點(diǎn)和非線性變化階段。 :纖維體積含量基本相同的情況下，完整的三維編織復(fù)合材料隨著纖維編織角的增大，壓縮強(qiáng)度和模量減小。而受切邊的試件與未切割的試件相比，其空間的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞，被切割的纖維網(wǎng)絡(luò)松散，在同等應(yīng)力作用下，切割損傷后的試件更易于變形，所以壓縮模量下降。 試件編號(hào) 切割方案 編號(hào) 外形尺寸/mm 編織角/ 纖維體積含量/ (長x寬x高) （176。一個(gè)方型預(yù)制件通常表示成m x n的形式，其中m是攜紗器在機(jī)器底盤上排列的主體紗的行數(shù)，n是主體紗的列數(shù)，如圖31所示，方框內(nèi)的紗線即為主體紗。圖中攜紗器1經(jīng)過整數(shù)倍機(jī)器循環(huán)可到達(dá)的位置點(diǎn)上的那些攜紗器除了起始點(diǎn)不同，與攜紗器1的運(yùn)動(dòng)軌跡都相同。由四步法方型編織的編織工藝原理可知，編織過程是由行和列的交替運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的?！砻嫒∠蚪?。表面單胞的寬度:Ws=4b/sin (37)表面單胞的厚度:Ts= b/cos (38)表面編織角: tgθ= 4b/h sin2 (39) 根據(jù)定義，內(nèi)部編織角、表面編織角和編織角之間的關(guān)系是:tg=tgα =2tgθ (310)，為紗線經(jīng)過了兩個(gè)機(jī)器循環(huán)的空間運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖形，從圖中可以看出:內(nèi)部纖維束運(yùn)動(dòng)到邊界時(shí)，連續(xù)的穿過邊界胞體，又返回內(nèi)部繼續(xù)參與編織運(yùn)動(dòng)，反映了纖維束的連續(xù)性和三維編織復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)完整性。 假設(shè)試件足夠厚，則紗線由一切割面到達(dá)另一切割面所需經(jīng)過的步數(shù)X3為: X3=2 x (m3) (313) 窄邊一切切割的三維編織復(fù)合材料，當(dāng)試件足夠厚時(shí)，切割面上的紗線在預(yù)制件內(nèi)運(yùn)動(dòng)回到原切割面經(jīng)過的步數(shù)X4為: X4=4 x (m1) (314) 在這里我們不考慮表面區(qū)域和棱角區(qū)域，把整個(gè)預(yù)制件看成是一個(gè)內(nèi)部區(qū)域。實(shí)際上寬邊與窄邊兩個(gè)不同的切割，可以歸結(jié)為同一個(gè)問題，即當(dāng)厚度足夠大時(shí)，寬度與厚度為同一概念。破壞過程就是這些基本損傷形式的形成和擴(kuò)展過程，在復(fù)合材料中，基體的主要作用是連接、傳力。同時(shí)隨著編織角的逐漸增大，編織復(fù)合材料的破壞從脆性破壞轉(zhuǎn)向延性破壞。)還未發(fā)生破壞。)176。 a SY20受切割面 b SY35受切割面 176。 切邊后的試件拉伸、壓縮的強(qiáng)度和模量的變化趨勢(shì)仍然是隨著編織角的增加而降低。通過對(duì)損傷紗線在制件中的剩余長度計(jì)算，得出:紗線剩余長度比較長時(shí)，其復(fù)合材料的力學(xué)性能變化不大，但當(dāng)紗線剩余長度比較短時(shí)，其復(fù)合材料的力學(xué)性能會(huì)有比較大的變化。2012年6月參考文獻(xiàn)[1]陳華輝，中國物資出版社，[2]朱建勛蔣云等，淺聯(lián)互交三維編織技術(shù)的研究，第十三屆玻璃鋼/復(fù)合材料學(xué)術(shù)年會(huì)論文集《玻璃鋼/復(fù)合材料》[3] Ko, , . Pastore, . Head. Handbook of Industrial Braiding, Atkinsamp。Popper P., Complex Shaped Braided Structures. . Patent No. 4, 719,837, Jan. 19, 1988[5] Brown, ., Design and Manufacture of 3D Braided Preforms[C]. 5t Textile StructuralComposites Symposium, Philadelphia, PA, Dec. 5, 1991[6] Brookstein, D., Braiding of a ThreeDimensional Article Through Select Fiber . patent No. 5, 123, 458, Oct. 23, 1994[7]肖麗華，[[J].宇航材料工藝，1994, 24(2):2225[8][[J].復(fù)合材料學(xué)報(bào)，1996,13(3):7175[9]肖麗華，[[J].天津紡織工學(xué)院學(xué)報(bào)，1993, 12(3):5一 10[10]周光明，(B).復(fù)合材料進(jìn)展，航空工業(yè)出版社，1994, 174176[11][J].纖維復(fù)合材料，1992, (2): 4248, 59[12]楊桂，編織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及其工藝的研究(B)，復(fù)合材料進(jìn)展，航空工業(yè)出版社，1994，225229[13]沈懷榮航天結(jié)構(gòu)三維編織復(fù)合材料力學(xué)性能研究裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，(004). 3838[14]吳德隆，1998,12[15] Y. M. Tarnopolskii, A. V. Rozeamp。同時(shí)對(duì)切割試件的破壞機(jī)理進(jìn)行了分析。 (1)窄邊切割的試件的拉伸強(qiáng)度和模量受切邊的影響較小，壓縮強(qiáng)度基本不受影響，但壓縮模量有了一定的下降，下降20%左右。的受切割試件的壓縮模式，可以看到，纖維束與基體的界面產(chǎn)生裂縫，纖維變得松散，35176。的未受切割的試件壓縮模式，可以看到，20176。由兩種材料的軸向壓縮應(yīng)力一應(yīng)變曲線可見，其應(yīng)力一應(yīng)變特征明顯不同，SY351, SYK351(編織角為35176。 拉伸應(yīng)力一應(yīng)變曲線 三維編織復(fù)合材料拉伸斷裂過程中沒有屈服點(diǎn)產(chǎn)生，說明材料為脆性材料。出于界面面積在編織復(fù)合材料中占相當(dāng)大的比例，因此纖維與基體界面結(jié)合特征起著重要的作用[47]。為了便于直觀分析，根據(jù)以上公式，得出拉伸試件的被切割紗線在預(yù)制件內(nèi)的長度()。 n—主體紗的列數(shù)?？梢钥吹?受切割后，試件內(nèi)的紗線斷開。紗線在邊紗位置的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與主體區(qū)域不同。表面和棱角上的紗線對(duì)于整體結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)相對(duì)較小，內(nèi)部紗線占整體紗線的大部分，其比例由攜紗器的行、列決定。 G=mn/m和n的最小公倍數(shù) (3一2)每組的編織紗線根數(shù)M，也是所有紗線回到原來位置所經(jīng)過的運(yùn)動(dòng)循環(huán)數(shù): M=N/G (3一3) 三維編織攜紗器運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖 編織紗線運(yùn)動(dòng)軌跡的水平投影圖 切割試件圖 a．切邊前三維編織復(fù)合材料 切邊前后三維編織復(fù)合材料表面差異圖，編織紗線由內(nèi)部區(qū)域運(yùn)動(dòng)到表面后改變運(yùn)動(dòng)方向，返回內(nèi)部，表面紗線的運(yùn)動(dòng)軌跡與內(nèi)部軌跡相連，顯示出了其整體性。 (2)編織過程均勻穩(wěn)定，整個(gè)結(jié)構(gòu)具有均勻一致性(至少在一定編織長度內(nèi)如此)。（平均值） 編號(hào) 最大載荷 拉伸強(qiáng)度 初始模量 縱向破壞 橫向破壞 泊松比 （kN） （MPa） （GPa） 應(yīng)變（%） 應(yīng)變（%） （%） AL6 AL7 AL8 AL4 ALK8 編號(hào) 最大載荷/ 壓縮強(qiáng)度/ 初始模量/ 縱向破壞 橫向破壞 泊松比 kN MPa GPa 應(yīng)變/% 應(yīng)變（%） （%） ALKK6 ALZZ7 ALKZ4 ，可以看出，對(duì)于有著相似編織角和纖維體積含量的三維四向編織復(fù)合材料和三維全五向編織復(fù)合材料，全五向材料有著明顯優(yōu)于四向材料的拉伸強(qiáng)度，全五向材料比四向材料的拉伸強(qiáng)度高50%以上，切對(duì)于切邊后的類型也適用，所以全五向材料有著很好的承載縱向載荷的能力。（2）不同編織角對(duì)切邊前后三維編織復(fù)合材料力學(xué)性能的影響三維編織復(fù)合材料隨著表面編織角的增大，試件的拉伸、壓縮強(qiáng)度和模量隨之減小。這可能是由于在小編織角時(shí)纖維協(xié)同作用承擔(dān)壓縮載荷的緣故。 應(yīng)力—應(yīng)變曲線（20176。 壓縮試驗(yàn)性能離散系數(shù)（%） 編號(hào) 最大載荷 破壞程度 初始模量 縱向破壞應(yīng)變 橫向破壞應(yīng)變 離散系數(shù) 離散系數(shù) 離散系數(shù) 離散系數(shù) 離散系數(shù) SY20 SY35 SYK20 SYK35 SYKK20 SYKK35 編號(hào) 最大載荷 破壞程度 初始模量 縱向破壞應(yīng)變 橫向破壞應(yīng)變 離散系數(shù) 離散系數(shù) 離散系數(shù) 離散系數(shù) 離散系數(shù) SYZZ20 SYZZ35 SYKZ20 SYKZ35 壓縮試驗(yàn)數(shù)據(jù)定量分析結(jié)果 壓縮性能變化值 最大載荷 壓縮強(qiáng)度 初始模量 縱向破壞應(yīng)變 編號(hào) （%） （%） （%） （%） SYK20 SYK35 SYKK20 SYKK35 SYZZ20 SYZZ35 SYKZ20 SYKZ35 ，可以得出，窄邊切割的試件壓縮強(qiáng)度基本變化不大，模量有了一定的程度的下降，寬邊切割的試件和沿寬邊與窄邊同時(shí)切割的試件的壓縮強(qiáng)度與模量都有了一定程度的下降，另外還可以看出，同一種編織角的試件，其模量的下降幅度大部分都大于強(qiáng)度；并且當(dāng)纖維體積含量基本相同時(shí)，編織角越大，壓縮模量的下降幅度越大。） （%） SY201 SY202 SY351 SY352 SYK201