三明治型涤纶机织间隔织物复合板材开发与性能研究

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在对比玻璃纤维、涤纶机织间隔织物增强复合材料力学性能的基础上,选择高强低伸工业涤纶代替玻璃纤维为原料,加工了双经接结的机织间隔织物。设计加工了双梭口双剑杆织机,可顺利实现机织间隔织物的自动化生产。以设计加工的机织间隔织物为增强体,选择聚氨酯泡沫作为填充材料,环氧树脂作为基体树脂,采用先填充后复合工艺加工了三明治型复合板材。  对复合板材的平压、侧压、弯曲和低速冲击性能进行了研究,明确了在各种不同载荷下材料的破坏模式,探讨了机织间隔织物组织结构对板材各项物理机械性能的影响。研究表明随增强体间隔织物接结纱密度的增加,平压强度和经向弯曲强度近似于抛物线变化规律,而板材的侧压强度与接结纱的纬向间隔长度线性相关。机织间隔织物接结纱的高度越小,板材的厚度越小,板材的整体性能越好,压缩强度和可承受的弯曲载荷均增大。随聚氨酯泡沫填充密度的增加,复合板材的平压强度和经向弯曲强度均先增加后下降,存在最佳填充密度。  对机织间隔织物复合板材的低速冲击性能和低速冲击后板材的剩余侧压性能的研究表明,在相同冲击能量作用下,不同接结纱高度复合板材的损伤模式不同,依次出现皱损、上面板冲击破损和芯子的冲击破损。面层组织为方平的板材表观破坏程度较小,为平纹的板材表观破坏最为明显。随着冲击能量的增大,冲击后板材的剩余侧压强度均不断下降,面板组织为平纹的复合材料板材侧压强度下降幅度最小,而面板组织为方平的板材侧压强度下降幅度最大。冲击能量提高使接结纱高度为15mm的板材的侧压失效模式由局部分层改变为整体弯曲,造成冲击后板材的侧压强度提高。  采用有限元分析方法对复合板材在受到平压、侧压和弯曲载荷时的应力分布进行了分析,分析表明在各种载荷作用下接结纱树脂柱部分均产生了较大应力,说明接结纱树脂柱的存在对于材料的各项性能均具有有效增强作用。
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