缝合复合材料层板面内力学性能试验与分析.pdf

第37卷第2期南京航空航天大学学报Vo1．37No．2
2005年4月JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsApr．2005

缝合复合材料层板面内力学性能试验与分析

李晨，许希武，汪海
(1．南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016；
2．上海交通大学建筑工程与力学学院，上海，200030)

摘要：研究多种缝合方向、缝合密度对复合材料层板面内拉、压、剪等基本力学性能和典型失效模式的影响，并结
合理论模型分析缝合参数影响层板力学性能的机理。结果表明，缝合对层板面内性能有一定影响，缝合密度的增
加导致层板面内性能下降，缝合方向对层板性能影响较大；试件破坏位于缝合针孔处；缝合造成的纤维弯曲和纤
维断裂引起了较强的应力集中，是缝合影响层板力学性能的主要因素。
关键词：缝合层板；试验；面内力学性能；缝合参数；纤维弯曲；纤维断裂
中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1005—2615(2005)O2一O192一O6

ExperimentandAnalysisonMechanical

PropertiesofStitchedLaminates

L1Che，XUXi—WU，WANGHai

(1．CollegeofAerospaceEngineering。

NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China；

2．CollegeofArchitecturalEngineeringandMechanics．ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai。200030，China)

Abstract：Stitchedlaminateswithvariousstitchingdirectionsandstitchdensitiesareexperimentally

studied，torevealtheeffectofstitchingparametersonin—planetensile，compressiveorshearproperties

andfailuremodes．Themechanismisanalyzedbasedontheacademicmodels．Resultsindicatethat
stitchinghasaconsiderableeffectonin—planemechanicalproperties．Propertiesareallweakenedwith

theincreaseofstitchdensitiesandinfluencedbythechangeofstitchingdirections．Itshowsthatthe

specimensarealwaysbrokenalongthestitches．Thefiberwavinessandfiberbreakageduetostitching
willcausegreatstressconcentration，thusitplaysanimportantroleintheeffectofstitchingonthe

propertiesofcompositelaminates．

Keywords：stitchedlaminates；experiments；in—planemechanicalproperties；stitchingparameter；fiber
waviness；fiberbreakage

先进复合材料由于其具有比刚度高、比强度大强其层间强度而出现的一种新型复合材料结构，有
以及可设计性强等特有的优点，作为一种先进轻质望得到广泛应用，其基本力学性能研究是缝合复合
结构已广泛用于飞行器结构。但目前广泛采用的层材料结构设计的重要基础。
合结构，其冲击阻抗和冲击韧性低，在使用中易产近年来众多研究机构和学者致力于缝合复合
生脱层损伤，严重降低其压缩强度，阻碍了复合材材料的基本力学性能的研究，开展了大量的试验，
料结构的设计许用应变的进一步提高。缝合复合材初步揭示了缝合参数影响层板的基本力学性能的
料就是为提高复合材料层合结构的抗冲击性能，增规律和机理，获得了一些有参考价值的结论[1叫。

收稿日期：2004—08—04；修订日期：2004—12—30
作者简介：李晨，女，博士研究生，1978年3月生，E—mail：[e-mail]；许希武，男，教授，博士生导师，
1963年生；汪海，男，研究员，1963年生。

第2期李晨，等：缝合复合材料层板面内力学性能试验与分析193

研究的缝合