论文部分内容阅读
混杂纤维复合材料是指由两种或者两种以上的纤维混杂增强同种基体而形成的复合材料。因其灵活的可设计性，极大地扩展了复合材料的性能和在工程领域的使用范围。芳纶纤维和高强聚乙烯(UHMWPE)纤维混杂用于增强复合材料的主要目的就是可以充分利用芳纶纤维的力学性能和UHMWPE纤维的低密度、能量吸收能力，在满足减重要求的同时，提高复合材料的综合力学性能。 本文采用国产芳纶纤维和UHMWPE纤维用于混杂复合材料盔壳用纤维原料，设计混杂纤维单层织物结构和叠层结构，综合评价研究芳纶/高强聚乙烯纤维混杂复合材料的拉伸性能和低速冲击性能，优选出满足力学性能要求，实现减重目标的混杂复合材料盔壳材料。 首先通过搜集国内具有代表性的芳纶纤维和UHMWPE纤维，对比国外纤维样品拉伸性能，从中优选出拉伸性能优异、质量相对稳定的国产纤维—烟台泰和公司泰普达芳纶纤维和仪征化纤UHMWPE纤维产品;然后以混杂结构、经纬密度、混杂比和单层织物结构为变量设计制作芳纶/高强聚乙烯纤维混杂复合材料;最后测试评价混杂复合材料的拉伸和低速冲击性能。 实验研究发现芳纶/高强聚乙烯纤维混杂复合材料层板的拉伸强度分布在一级和二级断裂强度直线所围成区域的上方，特别地，部分层内混杂复合材料层板表现出混杂正效应。混杂复合材料层板拉伸强度的变化趋势为层内混杂＞夹芯混杂＞层间混杂。拉伸强度随着织物经纬密度的增加先增加后减小，拉伸模量则一直减小。随着UHMWPE纤维含量的增加，拉伸强度和拉伸模量大幅度下降。对于不同织物结构的混杂复合材料层板，方平织物混杂复合材料层板拉伸性能最好。 芳纶/高强聚乙烯纤维混杂复合材料层板冲击强度的变化趋势为层间混杂＞夹芯混杂＞层内混杂。冲击强度和韧性指数随着织物经纬密度的增加而增加，说明经纬密度的增加可以提高混杂复合材料层板的冲击韧性，减少脆性断裂。冲击强度随着UHMWPE纤维含量的增多先下降后增加，冲击韧性指数随着UHMWPE纤维混杂含量的增加而略有增加。对于不同织物结构的混杂复合材料层板，方平织物混杂复合材料层板的冲击性能最好。