准三维编织复合材料层间断裂韧性研究

摘要整理

纤维增强复合材料因其高比强度和比刚度，成为下一代轻量化车辆的理想材料。然而，这类材料层间强度相对较弱，易发生分层破坏，特别是在已存在分层裂纹的情况下。准三维（Q3D）编织复合材料通过将斜向纤维束编织到相邻上下层中来解决此问题。各层通过纤维束物理连接，而非仅依靠树脂基体粘结，使得裂纹扩展需要纤维失效而非仅基体失效，从而获得更高的层间强度。本研究对[0]UD和Q3D碳纤维增强复合材料进行了调查，以获得更好的面内各向同性。采用双悬臂梁法进行I型层间断裂韧性测试，对UD和Q3D试样进行连续加载至梁完全分离，获得整个试样的断裂韧性曲线。采用四点端部加载法（4ENF）测量II型层间断裂韧性，建立不同编织结构的完整R曲线。研究结果表明，Q3D编织结构通过三维纤维增强机制显著提高了层间断裂韧性，相比传统UD层压板具有更优的抗分层性能。

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