三维正交玻璃纤维/聚丙烯纤维混纺纱织物增强环氧基复合材料冲击性能及损伤机制

摘要

相较于传统的层合板复合材料，三维复合材料具有更高的比强度和损伤容限，其抗冲击性能和整体性更优。然而在实际应用中，制品会受到多次低速冲击载荷的影响，导致内部损伤。因此，设计三维正交玻璃纤维/聚丙烯纤维(GF/PP)混纺纱织物增强环氧基复合材料多次冲击的试验，通过分析多次冲击响应和观察损伤形貌，揭示不同冲击载荷下复合材料的力学响应规律、主要损伤机制及损伤模式。对预先热处理试样的损伤机制和形貌进行了分析，得到聚丙烯(PP)纤维在复合材料冲击中的作用机制。研究表明：热处理使聚丙烯纤维熔化并重新结晶，改变了其体积和形态，从而提高了环氧基复合材料的韧性。随着冲击能量的增加，首次冲击峰值力增大。试样在连续三次25 J能量冲击后，峰值载荷显著下降，最大变形量大约增加至首次冲击的1.2倍。在9 J能量下，随着冲击次数的累积，复合材料的损伤模式种类增多，吸能能力也随之增强。

关键词

三维正交织物 / 编织复合材料 / 多次低速冲击 / 损伤机制

基金资助

国家自然基金面上项目(52273054)