摘要：三维编织复合材料作为一种新型纺织结构材料，克服了传统二维织物增强材料层间性能弱、不耐冲击等缺点，具有优异的力学性能和良好的结构可设计性，主要包括三维四向和三维五向编织结构，在宇航和其它民用领域具有广泛的运用价值。在实际利用中，发现三维四向和五向编织结构材料并不能满足作为主要承力构件对力学性能要求的需要，由此提出了论述上可大幅提升材料力学性能的三维全五向编织复合材料，而目前对该材料的相关探讨还处于空白阶段，严重限制了该材料推广和利用。由此，本论文以三维全五向编织工艺入手，详细浅析了该材料的细观结构，并通过力学实验，对其相应力学性能和破坏机理进行了深入探讨。本论文的主要内容包括3个部分：（1）三维全五向编织复合材料的设计和制备。主要以原材料的选择、预成型件的结构设计以及RTM复合工艺的优化三方面来实现，分别得出三维全五向编织工艺的携纱器运动规律、纱线在预制件中的分布和空间走向，并制备出与预设工艺参数（如编织角、纤维体积分数等）一致的试样件，为浅析材料的细观结构及力学性能提供支持。（2）三维全五向编织复合材料的细观结构模型的建立。首先通过超景深显微镜DVM2000获得三维全五向编织复合材料的截面照片，浅析纱线在编织结构中的形态及形成理由；然后结合三维全五向编织工艺，采取制约体积法，建立材料的细观结构模型，并推导其与编织工艺参数间的联系，建立纤维体积分数的论述预测公式，结果表明，预测值与实测值吻合较好。（3）三维全五向编织复合材料的力学性能及破坏机理探讨。对三维全五向编织材料分别进行了轴向拉伸、压缩和三点弯曲力学性能测试，系统探讨材料的力学性能、应力-应变曲线特性、损伤和断貌特点及其失效机理。探讨发现：三维全五向编织复合材料的轴向抗拉、抗压和抗弯性能均随编织角的增大而降低，随纤维体积分数的增大而提升，且显著高于普通三维五向编织复合材料；三维全五向编织复合材料的拉伸和压缩应力应变曲线均呈线性特点，为显著的脆性断裂，且断面均较齐整；拉伸失效主要体现为纤维的断裂，并伴随着基体的开裂；压缩失效主要体现为纤维与基体的界面分离、纤维束因压剪折断造成的剪切破坏。材料的弯曲应力应变曲线在达到抗弯强度前，也呈显著的线性特点，之后迅速卸载，呈脆性断裂特点；在弯曲试样件的受拉面，基体开裂、纤维因拉弯断裂并部分以基体中抽拔出来；在受压面纤维大多因弯剪折断，基体有着大块脱粘。关键词：三维编织复合材料论文全五向论文细观结构论文断貌特点论文力学性能论文破坏机理论文
摘要3-4
Abstract4-8
第一章 绪论8-14
1.1 引言8
1.2 三维编织复合材料的探讨进展8-10
1.2.1 细观几何结构探讨进展8-9
1.2.2 力学性能探讨进展9-10
1.3 本课题的目的、内容及作用10-14
1.3.1 探讨目的及作用10-12
1.3.2 探讨内容12-14
第二章 三维全五向编织工艺及其细观结构浅析14-28
2.1 三维全五向编织工艺14-17
2.1.1 三维全五向编织设备14
2.1.2 三维全五向编织工艺14-16
2.1.3 纱线的空间走向16-17
2.2 三维全五向编织复合材料的截面浅析17-20
2.2.1 截面试样件的制备17
2.2.2 截面的制作和拍摄17-18
2.2.3 三维全五向编织复合材料截面浅析18-20
2.3 三维全五向编织复合材料的细观结构模型20-25
2.3.1 基本检测设21
2.3.2 内部单胞模型21-22
2.3.3 面单胞模型22-24
2.3.4 角单胞模型24-25
2.4 纤维体积分数计算25-26
2.5 本章小结26-28
第三章 三维全五向编织复合材料的力学性能浅析28-46
3.1 试验准备：28-30
3.1.1 试验材料准备28
3.1.2 RTM 复合工艺28-30
3.1.3 力学实验仪器30
3.2 拉伸性能测试与浅析30-34
3.2.1 拉伸试样及测试标准30-31
3.2.2 三维全五向编织复合材料的拉伸力学性能31-33
3.2.3 三维全五向编织复合材料拉伸断口的形貌浅析33-34
3.3 三维全五向编织复合材料的纵向压缩性能34-39
3.3.1 压缩试样及测试标准34-35
3.3.2 压缩试验历程35
3.3.3 压缩断口形貌浅析35-37
3.3.4 纵向压缩性能测试结果及浅析37-39
3.4 三维全五向编织复合材料的弯曲力学性能探讨39-43
3.4.1 弯曲试样及测试标准39-40
3.4.2 弯曲测试历程40-41
3.4.3 弯曲断貌浅析41-43
3.4.4 弯曲力学性能浅析43
3.5 本章小结43-46
第4章 结论46-48
4.1 结论46-47
4.2 有着的不足47-48
致谢48-49
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