三维正交机织复合材料厚向压缩性能试验研究.docx

三维正交机织复合材料厚向压缩性能试验研究
一、引言
随着科技的不断发展，复合材料在工业领域得到了广泛的应用。复合材料以其独特的结构、材料和性能特点，成为了替代传统材料，满足工业发展需要的重要材料。三维正交机织复合材料以过程简单、高效率、材料利用率高等特点在航空、汽车、船舶等领域得到了应用。本研究针对三维正交机织复合材料的厚向压缩性能进行了试验研究，旨在通过实验数据和理论分析，为材料的进一步使用和发展提供基础研究支撑。
二、实验方法
1.实验样本
本试验选用的三维正交机织复合材料为常用环氧树脂基体，石墨纤维加以强化，制成的带有孔洞的板材样本。挑选的样本大小为400mm×200mm,厚度为10mm。选用欧式U型孔模按照ASTMD3410-03(2012年)标准取样。
2.实验设备
2.1.实验机
试验机采用万能材料试验机，型号为AGS-X（SHIMADZUCORPORATION,Japan），最大测试力为100kN。装置有12调节，可以精确测量位移和负荷。在测试过程中，试样夹具采用平行板式夹具，保证夹紧力均匀。为了减小测量误差，本试验中的测试数据都取了平均值。
2.2.取样模具
本试验中，欧式U型孔模选用的是美标ASTMD3410-03(2012年)标准，长20mm×宽12.7mm。
3.实验步骤
3.1.镂空前的压缩试验
将准备好的试样放入试验机，以20mm/min的速度施加力量。通过对原材料的压缩、应力和应变的压缩曲线进行分析，记录下压缩应力和应变的数据。数据的收集有助于预估镂空连接后的应变和应力分布。
3.2.镂空后的压缩试验
取出模具后，将试样放入试验机中。通过以20mm/min的速度施加力量，记录下压缩应力和应变的数据。数据的收集是为了与镂空前的数据进行比较，观察样品压缩性能的变化，分析模具对试样的影响，进一步确定样品在压缩时的性能表现。
三、实验结果
实验结果表明，三维正交机织复合材料的厚向压缩性能受到镂空的影响。在压缩试验时，从应变和应力数据中可分析出，在镂空前，材料整体的强度和韧性比较均匀。随着镂空的加入，样本的强度和韧性始终呈现递减的趋势，并且板的轻量化性产生反效果，使得其强度降低，韧性降低。即，随着空洞圆角半径大小的增大，其强度和韧性的下降趋势明显增强。在试验过程中，我们还对塑性材料和金属材料的试验数据进行了比较。实验数据表明，三维正交机织复合材料的强度和韧性均优于塑性材料，但略微逊于金属材料。但相比较而言，三维正交机织复合材料的轻质化和成型性更为出色。
四、结论
本研究主要针对三维正交机织复合材料的厚向压缩性能进行了试验研究，我们得到了以下结论：
1.镂空对三维正交机织复合材料的强度和韧性影响显著。
2.空洞的圆角半径大小与强度和韧性下降的程度成正比。
3.与塑性材料相比，三维正交机织复合材料的强度和韧性更强，但略微逊于金属材料。
四维正交机织复合材料具有轻量化、高强度等优势，但其厚向压缩性能受到空洞的影响。未来的研究需要采取更多的措施，以解决这一问题，并进一步探讨其在工业生产中的应用前景。