纬编针织增强复合材料的拉伸性能.pdf
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1、第2 9 卷第1 期 2 0 0 8 年1 月 纺织 学报 J o u r n a lo f r e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 9N o 1 J a n 2 0 0 8 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 l ( 2 0 0 8 ) 0 1 0 0 5 8 一0 4 纬编针织增强复合材料的拉伸性能 戴青春,胡 红 ( 东华大学纺织学院,上海2 0 1 6 2 0 ) 摘要在电脑横机上用玻璃纤维编织4 种不同结构的针织物,作为纬编针织增强复合材料的增强体。采用 v A R T M 工艺复合加工,对这4 种纬编针织增强复合材料的纵、横向拉伸性能进行测试,并
2、对拉伸应力与应变特征曲 线进行分析;阐述集圈、浮线对纬编针织增强复合材料拉伸性能的影响。结果表明:取向度和拉伸方向上受力纱线 根数是影响这4 种结构增强复合材料拉伸性能的主要因素;复合材料的破坏形式说明玻璃纤维针织物增强体与树 脂结合良好,有潜在的应用价值。 关键词纬编结构;增强复合材料;拉伸性能;应力;应变 中图分类号:7 r B3 3文献标识码:A T e n s i l ep r o p e r t i e so fw e f tk n i t t e df a b r i cr e i n f o r c e dc o m p o s i t e s D A IQ i n g c h
3、u n ,H UH o n g ( c 0 2 f e g e 可丁巩i k ,D o n 曲妇瑙妙,_ s 砌,咖i2 0 1 6 2 0 ,m i M ) A b s t r a c t o u rk i n d sdw e f tk n i t t e df a b r i cw i t hd 诳e r e n te o n s t m c t i o n sw e r ep r o d u c e d 试t h 对a s sf i b e ry a m so n a ne l e c t m n i cn a tk n i t t i n gm a c h i n ea n du s
4、e df o rr e i n f o r c i n gt h ew e f tk n i t t e dc o l p o s i t e sb yV A R T Mp r o c e s s T e n s i l et e s t sw e r ec a 耐e do u ti nt h ec o u r s ea n dw a l ed i r e c t i o n s T h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft h ec o m p o s i t e s w e r ei n v e s t i g a t e db ya n
5、a l y z i n gt h es t r e s s s t r a j nc u “e s T h ei n f l u e n c eo ft u c kl o o pa n df l o a to nt h et e n s i l e p r o p e r t i e so fw e f tk n i t t e df a b r i cr e i n f o r c e dc o m p o s i t e sw a si n v e s t i g a t e d T h er e s u l t sr e v e a lt h a tt h ed e g r e eo f
6、 o r i e n t a t i o na n dn u m b e r so fI o a d - b e a r i n gy a m si nt w od i r e c t i o n sa r em a j o rf a e t o r si 1 1 f l u e n c i n gt e n s i l ep m p e n i e s o ff o u rk i n d so fw e f tk n i t t e df a b r i cr e i n f o r c e dc o m p o s i t e s 7 I h ed a m a g em o d e ss
7、h o wt h a tt h ew e f tk n i t t e df a b r i c s m a d ef 而m g l a s s 矗b e ry a m sh a v eg o o db o n d i n gw i t hr e s i n sa n dt h u sh a V ep o t e n t i a lv a l u e sf o ra p p l i c a t i o n s K e yw o r d s w e f tk n i t t e ds t m c t u r e ;r e i n f o r c e dc o m p o s i t e s ;t
8、 e n s i l ep r o p e r t i e s ;s t r e s s ;s t m i n 机织物和非织造材料在几十年前便作为增强体 应用于复合材料领域,但针织物应用于复合材料领 域只有十几年的历史o 。在短短十几年时间里,随 着树脂膜塑转移技术的广泛应用,纬编针织增强复 合材料的制造成本大大降低,得到迅速发展拉1 。同 时,凭借其独特的性能,如适合树脂转移模压加工的 延展柔顺性、灵活的成形性、三维全成型的可编织 性、良好的抗冲击疲劳性和能量吸收性,纬编针织增 强复合材料被广泛应用于医学、航天航海及交通运 输领域b 5 ,受到国内外学者和生产商的关注。 目前,国外对纬编针织
9、增强复合材料的研究比 较深入,如:k o n gKL 等人研究了罗纹空气层增强 复合材料的各项力学性能,包括拉伸、压缩、抗冲击 等性能旧。,K i mK i Y o u n g L 6 7o 等人对纬编针织增强复 合材料的层间破坏作了详细研究。国内对纬编针织 增强复合材料也进行了研究,如用有限元方法分析 平针和罗纹结构;探讨纬编针织增强复合材料的拉 伸及弯曲性能。但这些研究还不够深入,在增强体 组织选用上仅仅是针对1 种或几种简单组织,如平 针、罗纹、罗纹空气层等,远远没有发挥出针织物结 构变化灵活的优势;针对复合材料性能方面,大多采 用多层织物复合的加工方式,而对于其增强体一纬 编针织物结构
10、上的变化,如不同的组织结构,对复合 材料性能影响的研究很少。本文主要是通过对不同 纬编针织结构增强复合材料拉伸力学性能的分析, 探讨集圈、衬纬、浮线等对其的影响,以期对开发新 收稿日期:2 0 0 6 一0 7 2 6修回日期:2 0 0 6 一1 1 0 3 作者简介:戴青春( 1 9 8 2 一) ,女,硕士。研究方向为纬编竹织增强复合材料的研究。胡红,通讯作者,E m a i l :h u l l o n g d I l u e d u c n 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to r
11、emove the watermark 第1 期戴青春等:纬编针织增强复合材料的拉伸性能 5 9 型用途的产品有所借鉴。 1试验部分 1 1 织物试样的编织 本文采用了4 种不同类型的纬编针织结构,分 别为纬平针组织、衬垫组织、双罗纹组织、集圈组织。 4 种结构的织物均用德国S T O L L 公司的C M S 3 0 3 T C 型电脑横机编织而成。所用原料为单纤,直径 8 0 扯m ,线密度2 4t e x ,强力9 9 4c N 的无碱玻璃纤维。 电脑横机的机号为1 2 ,经试验,采用4 股合织纱线 比较容易编织。编织参数:弯纱深度为1 0 5 ,牵拉指 数为6 ,机头速度为0 4 2m
12、 s 。4 种织物的结构参数如 表1 所示。 表1 纬编针织物结构参数 T a b 1 S p e c 渝c a t i O 吣O ft h ew e f tk n i t t e df a b r i c s 1 2 复合材料试样的成型加工 复合成型采用真空辅助树脂转移模塑成型工 艺,即V A R T M ( v a c c u ma s s i s t e dr e s i nt m n s f e rm o l d i n g ) 。 v A R T M 是在R T M 基础上改造而来,与R T M 相比,该 工艺有如下优点。8 | :1 ) 在树脂注入模具前对模具抽 真空,以抽走模具内
13、的夹杂及纤维层中的空气和纤 维表面的水气,从而降低孔隙率;2 ) 抽真空使预成型 纤维更紧密,使纤维体积含量大幅度提高;3 ) 抽真空 形成负压,树脂顺真空通路沿预成型流动,可充分浸 渍纤维,并使纤维树脂分布均匀。 试验采用1 9 1 不饱和聚酯树脂,固化剂为过氧 化甲乙酮,促进剂为辛酸钴溶液。m ( 树脂) :m ( 催 化剂) :m ( 促进剂) = 1 0 0 :4 :1 5 ,比例随温度不同而 略有改变。增强体采用单层纬编针织物,真空度为 1 个负大气压。 1 3 复合材料拉伸试验 经真空辅助树脂转移模塑成型的复合材料被加 工成所需的试样,然后进行拉伸试验。试样的加工 及拉伸试验均按照
14、G B1 4 4 7 1 9 8 3 玻璃纤维增强塑 料的拉伸实验方法进行。试样尺寸为2 5c m 2 5c m 。双罗纹增强复合材料纵向拉伸时因断裂力较 大,为防止试样滑脱,用A r a l d i t e 的万能超强胶在试 样的两端分别黏贴厚度为0 1 5c m ,尺寸为2 5c m 4c m 的铝片。试验所用拉伸仪器为上海龙华测试仪 器有限公司的微机控制电子万能试验机,夹头间距 为1 7c m ,加载速度为0 5c r l l :,m i n 。 2 结果与讨论 2 1 拉伸特征曲线分析 由万能试验机测出数据为负荷与伸长,并绘制 应力一应变曲线。图1 给出了4 种结构的增强复合 材料拉伸
15、应力与应变特征曲线。其中,0 。和9 0 。分别 表示横向和纵向拉伸的应力与应变特征曲线。 应变慨 ( a ) 纬平针组织 应变惭 ( c ) 双罗纹组织 应变 ( b ) 村垫组织 图l4 种复合材料的拉伸应力与应变特征曲线 F 培1 S t r e s s s t m i nt y p i c a lc u r v e so f4c o m p o s i t e s ( a ) W e f tp l a i ns t i t c h ;( b ) n e e o ys t “c h ; ( c ) I n t e r l o c ks t i t c h ;( d ) R a l l b
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