丝束规格、织物铺层角度和拉伸方向对碳纤维双轴向复合材料拉伸及损伤行为的影响

关钰茜; 肖遥; 谷安琪; 杨敏慧; 邵光伟; 邵慧奇; 毕思伊; 付少举; 杜薇; 张吴妍; 程子旻; 张辉; 蒋金华; 陈南梁; 俞建勇

产业用纺织品 ›› 2026, Vol. 44 ›› Issue (3) : 11 -21+58.

关钰茜, 肖遥, 谷安琪, 杨敏慧, 邵光伟, 邵慧奇, 毕思伊, 付少举, 杜薇, 张吴妍, 程子旻, 张辉, 蒋金华, 陈南梁, 俞建勇

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摘要

系统研究了碳纤维双轴向复合材料的力学行为与失效机制。通过选取3种丝束规格即12K、24K、48K的碳纤维双轴向织物，制备单一铺层及混杂铺层复合材料，并进行0°与45°方向拉伸试验，利用3D-DIC技术监测应变演化。结果表明：丝束规格对纤维-树脂界面结合强度有显著影响。织物铺层角度对试样的载荷传递路径与失效机制影响显著。混杂铺层能提高复合材料拉伸强度，但会引发显著的层间分层。拉伸方向决定纤维的受力机制。当拉伸方向与纤维轴向平行时，纤维强度能得到充分发挥，复合材料失效表现为突发性的脆性断裂。而偏轴拉伸时，复合材料表现为韧性断裂，过程渐进且应变分布复杂。研究结果可为双轴向复合材料的设计和应用提供参考，即依据主承载方向优化铺层构型，可实现力学性能与损伤行为的协同调控。