纤维体积含量对二维平纹碳纤维织物复合材料力学性能的影响

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纤维体积含量对二维（2D）平纹碳纤维织物复合材料力学性能的影响是风力发电机叶片大规模应用中的关键问题。本研究对不同纤维体积含量的2D平纹碳纤维织物复合材料进行了系统的力学性能测试，分析了纤维体积含量对复合材料力学性能和失效模式的影响。以碳纤维为增强体、环氧树脂为基体，采用高压釜工艺制备了纤维体积含量分别为47%、50%和53%的三种复合材料板材。使用MTS系列测试机进行了拉伸、压缩和层间剪切强度测试。研究了纤维体积含量对拉伸强度和模量、压缩强度和模量、层间剪切强度及剪切应变能的影响规律。采用扫描电子显微镜（SEM）观察了不同应力状态下二维织物复合材料的渐进损伤演化过程。结果表明：拉伸强度和压缩强度随纤维体积含量增加而近似线性增长；层间剪切强度在低纤维体积含量时增长缓慢，在高纤维体积含量时增长迅速；拉伸弹性模量随纤维体积含量增加而略有增加，而压缩模量在低纤维体积含量时保持稳定，在高纤维体积含量时逐渐降低；试样的剪切应变能随纤维体积含量增加而显著增加。

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