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碳纤维双轴向经编织物铺层工艺对其复合材料力学性能的影响
碳纤维双轴向经编织物铺层工艺对其复合材料力学性能的影响
引言:
复合材料由于其良好的力学性能和轻量化特性，在航空航天、汽车、建筑等领域得到广泛应用。碳纤维复合材料具有高强度、高模量、低密度等优点，然而其力学性能的优化仍然是研究的热点之一。碳纤维双轴向经编织物作为一种常用的增强材料，在复合材料中得到广泛应用。本文将从纺织工艺、材料性能和力学性能等方面，探讨碳纤维双轴向经编织物铺层工艺对其复合材料力学性能的影响。
材料与方法：
1.材料选择：
该实验中所选用的碳纤维双轴向经编织物具有良好的力学性能和纤维分布均匀的特点。基体树脂为环氧树脂，作为复合材料的基础。采用层板法进行铺层加工，分别制备了三种不同参数的样品，用于力学性能的测试。
2.工艺参数：
铺层工艺中参数的选择对于复合材料的力学性能具有重要影响。工艺参数包括编织工艺、纤维取向和纤维排布密度。在本实验中，我们选取纤维取向角为0°和90°，纤维排布密度为200和400g/m2。将以上参数进行组合，制备了四组不同结构的复合材料。
结果与讨论：
通过对制备的复合材料进行力学性能测试，结果显示：在相同纤维取向角度下，纤维排布密度越高，复合材料的弯曲强度和拉伸强度都相应提高。与此同时，纤维排布密度的增加还使得复合材料的断裂伸长率有所下降。这是由于纤维排布密度的增加使得纤维相对排布更加紧密，增强了复合材料的刚度和强度。
此外，纤维取向对复合材料的力学性能也有一定的影响。对于相同纤维排布密度的复合材料，纤维取向角为0°时，纤维在拉伸作用下起主要的增强作用，因此该样品的拉伸强度较高。而纤维取向角为90°时，纤维在弯曲作用下起主要的增强作用，因此该样品的弯曲强度较高。
结论：
通过对碳纤维双轴向经编织物铺层工艺对其复合材料力学性能的影响进行研究，我们得出了以下结论：
1.纤维排布密度的增加，可以提高复合材料的强度和刚度，但会降低其断裂伸长率。
2.纤维取向角度的选择会对复合材料的力学性能产生影响，不同的取向角度适用于不同的载荷情况。
3.铺层工艺中的参数选择对复合材料的力学性能具有重要影响，需要根据具体应用需求进行优化。
进一步研究：
本文对碳纤维双轴向经编织物铺层工艺对其复合材料力学性能的影响进行了初步研究，但仍有一些方面有待进一步的深入研究。例如，可以研究不同编织工艺对复合材料性能的影响，探索更有效的纤维分布方式。同时，可以考虑添加填料或改变基体树脂方式，以进一步提高复合材料的力学性能。此外，可以将复合材料的力学性能与其微观结构进行关联，以更好地理解其力学性能的形成机制。
参考文献：
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