摘" " 要： 為研究裝配參數(shù)對(duì)2.5D機(jī)織復(fù)合材料連接性能的影響，制備了具有不同寬徑比w/D與邊徑比e/D的2.5D機(jī)織復(fù)合材料試樣，通過(guò)雙搭接拉伸實(shí)驗(yàn)，分析了在連接載荷下材料的力學(xué)行為與失效模式，并借助微計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)（Micro-CT）觀察試樣內(nèi)部損傷情況，闡明其損傷機(jī)制。結(jié)果表明：試樣在w/D和e/D分別取6和3時(shí)，表現(xiàn)出較高的力學(xué)性能，但適當(dāng)減少w/D或e/D依舊能保有相當(dāng)強(qiáng)度，當(dāng)w/D下降為4時(shí)，剛度減少3.18%，極限擠壓強(qiáng)度減少2.77%；當(dāng)e/D下降為2.5時(shí)，剛度與強(qiáng)度分別減少1.62%和7.19%；螺栓孔的位置參數(shù)對(duì)材料的失效模式影響顯著，減小w/D使經(jīng)紗承受更多載荷，失效模式向凈張力失效演變；減小e/D使緯紗承受更多載荷，失效模式向撕裂失效演變。

關(guān)鍵詞： 2.5D機(jī)織復(fù)合材料； 螺栓連接； 微計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)（Micro-CT）； 復(fù)合材料失效； 損傷機(jī)制

中圖分類(lèi)號(hào)： TS105.11；TB334" " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A" " " " " " " " 文章編號(hào)： １６７１－０２４Ｘ（２０24）０3－００09－07

Tensile mechanical behavior and damage mechanism of 2.5D woven composite

with double-shear connection

QIAN Kun， JIANG Hao， ZHANG Diantang

（School of Textile Science and Engineering，" Jiangnan University， Wuxi 214122， Jiangsu Province， China）

Abstract： In order to clarify the influence of assembly parameters on the connection performance of 2.5D woven composite materials， specimens with different width-to-diameter ratios（w/D） and edge-to-diameter ratios（e/D） were prepared. The mechanical behavior and failure modes of the materials under double-lap tensile loads were analyzed， and the internal damage of the specimens was visualized using Micro-CT technology to elucidate the damage mechanism. The results showed that the composites could obtain higher mechanical properties when the hole was made with w/D of 6 and e/D of 3. However， reducing w/D or e/D appropriately could still maintain comparable strength. When w/D decreased to 4， the material decreased of 3.18% in stiffness and 2.77% in ultimate compressive strength. And the material decreased of 1.62% in stiffness and 7.19% in strength when e/D decreased to 2.5. The location parameters of the bolt hole would affect the failure mode of the material. Reducing w/D" made the warp yarn bear more load and the failure mode evolved towards net-tension failure， while reducing e/D made the weft yarn bear more load and the failure mode evolved towards tearing failure.

Key words： 2.5D woven composites； bolted connection； Micro-CT； composite failure； damage mechanism

2.5D機(jī)織預(yù)制體具有空間角聯(lián)的纖維束交織特性[1-2]，由其增強(qiáng)的復(fù)合材料較好地克服了傳統(tǒng)層合復(fù)合材料層間性能低、抗沖擊性能差和斷裂韌性弱等缺點(diǎn)[3-4]，在發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、機(jī)匣、噴管等航空航天關(guān)鍵部件上得到廣泛應(yīng)用[5-7]。雖然通過(guò)凈成型設(shè)計(jì)和制造，2.5D機(jī)織復(fù)合材料已經(jīng)有效地減少了零部件的數(shù)量[8]，但在服役過(guò)程材料開(kāi)孔并進(jìn)行螺栓連接仍是典型的裝配形式[9-10]。盡管采用2.5D機(jī)織結(jié)構(gòu)能夠有效降低復(fù)合材料的缺口敏感性[11-13]，但是零件之間的裝配依舊使構(gòu)件在加工連接處的承載效率面臨巨大挑戰(zhàn)[14]。因此，開(kāi)展2.5D機(jī)織復(fù)合材料連接結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能表征，明確連接孔幾何參數(shù)與損傷機(jī)制映射關(guān)系，量化連接損傷區(qū)域面積，進(jìn)而提升2.5D機(jī)織復(fù)合材料連接構(gòu)件可靠性和穩(wěn)定性具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)三維紡織復(fù)合材料在連接載荷下的力學(xué)行為和破壞機(jī)制開(kāi)展了多方面的試驗(yàn)研究。在碳纖維樹(shù)脂基復(fù)合材料方面，鄭錫濤等[16]針對(duì)三維編織結(jié)構(gòu)，考察了不同三維編織結(jié)構(gòu)、構(gòu)件幾何參數(shù)以及是否使用預(yù)制孔對(duì)單耳構(gòu)件承載性能的影響，結(jié)果顯示，采用三維六向結(jié)構(gòu)、增加孔端距以及使用編織預(yù)留孔的制備方式均能有效提升單耳構(gòu)件的載荷。Saleh等[17]和Warren等[18]對(duì)比了不同三維機(jī)織結(jié)構(gòu)下連接形式與偏軸角度對(duì)載荷的影響，結(jié)果顯示，正交機(jī)織結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)抵抗應(yīng)變和損傷延伸的能力，雙搭連接接頭的強(qiáng)度約為單搭接的2倍，45°偏軸載荷下各結(jié)構(gòu)剛度最低，僅達(dá)到經(jīng)向加載的24.7%～32.7%。Mounien等[19]和Garcia等[20]分別設(shè)計(jì)了特殊的夾具，用于表征三維機(jī)織半孔試樣與單耳構(gòu)件擠壓區(qū)域的損傷過(guò)程，結(jié)果顯示，45°偏軸加載能提供較高的失效載荷，單耳構(gòu)件失效模式以剪切為主。在碳纖維增強(qiáng)碳基復(fù)合材料方面，Zhang等[21]總結(jié)了孔的幾何參數(shù)對(duì)正交機(jī)織失效模式的影響，并分析了各失效模式的損傷機(jī)制。上述研究考察了不同三維紡織結(jié)構(gòu)以及不同連接方式對(duì)復(fù)合材料連接性能的影響，但是在2.5D機(jī)織復(fù)合材料方面，連接孔幾何參數(shù)與材料連接性能間的映射關(guān)系尚不明確。

2.5D機(jī)織復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加之制孔加工使材料產(chǎn)生缺口，增加了連接體系的復(fù)雜程度，阻礙了材料的進(jìn)一步應(yīng)用。因此深入探討復(fù)合材料在連接載荷下的力學(xué)行為、闡明裝配參數(shù)對(duì)材料細(xì)觀損傷的影響具有重大意義。本文旨在研究孔幾何參數(shù)對(duì)2.5D機(jī)織復(fù)合材料連接性能及失效模式的影響。利用雙搭接夾具，對(duì)制備的2.5D機(jī)織復(fù)合材料試樣施加拉伸載荷，記錄力-位移曲線，通過(guò)表觀損傷情況分析材料失效模式，并基于微計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)（Micro-CT）觀察材料內(nèi)部損傷，分析損傷機(jī)理，進(jìn)而探討材料損傷機(jī)制與孔幾何參數(shù)的映射關(guān)系，以期為2.5D機(jī)織復(fù)合材料構(gòu)件連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。

1 實(shí)驗(yàn)材料及方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原材料及制備

本文選用日本東麗（Toray） T700-12K 碳纖維，采用多層角聯(lián)織機(jī)織造2.5D機(jī)織碳纖維預(yù)制體。其中，預(yù)制體經(jīng)紗密度和緯紗密度分別為5根/cm和 2根/cm，共計(jì)6層?；w材料由E-51型環(huán)氧樹(shù)脂與5023型固化劑按3 ∶ 1質(zhì)量比配制而成，樹(shù)脂與固化劑生產(chǎn)廠家分別為南通星辰合成材料有限公司與無(wú)錫仁澤化工產(chǎn)品有限公司。之后，采用樹(shù)脂傳遞模塑成型（RTM）工藝制成復(fù)合材料。其中，注塑壓力為0.4 MPa，固化溫度為60 ℃，固化時(shí)間為6 h。最終制得2.5D機(jī)織復(fù)合材料尺寸為300.0 mm × 300.0 mm × 4.4 mm，纖維體積分?jǐn)?shù)為（45 ± 1）%。

1.2 測(cè)試裝置與方法

1.2.1 雙搭接拉伸實(shí)驗(yàn)

本文制備雙搭接連接試樣，重點(diǎn)研究寬徑比w/D和邊徑比e/D對(duì)2.5D機(jī)織復(fù)合材料連接性能的影響。試樣孔徑D統(tǒng)一設(shè)置為6 mm，通過(guò)改變?cè)嚇訉挾葁與孔邊距e，獲得不同w/D和e/D的試樣。

為考察孔幾何參數(shù)對(duì)2.5D機(jī)織復(fù)合材料連接性能的影響，本研究將試樣分為2組，每種樣品進(jìn)行3次測(cè)試，具體參數(shù)如表1所示，樣品試樣與安裝示意如圖1所示。

除試樣尺寸參數(shù)外，實(shí)驗(yàn)參照ASTM D5961/D5961M-17，Procedure A進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)儀器為深圳三思縱橫科技UTM5305X萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。為確保試樣夾持力度，在試樣夾持區(qū)域粘貼了加強(qiáng)片。試樣與夾具的裝配如圖1（b）所示。螺栓預(yù)緊力取3 N·m，實(shí)驗(yàn)加載速率取0.5 mm/min。緊固件采用半牙螺栓，以避免螺紋的擠壓對(duì)試樣造成額外損傷。實(shí)驗(yàn)夾具與緊固件均采用不銹鋼材質(zhì)，硬度高于復(fù)合材料試樣，因此可以忽略?shī)A具與緊固件變形。

連接拉伸實(shí)驗(yàn)中，擠壓應(yīng)力σi與應(yīng)變?chǔ)舏計(jì)算公式分別為：

σi = （1）

εi = "（2）

式中：σi為i時(shí)刻試樣所受擠壓應(yīng)力（MPa）；Fi為i時(shí)刻載荷（N）；k為螺栓數(shù)量，本實(shí)驗(yàn)中均取1；D為試樣孔徑（mm）；h為試樣厚度（mm）；εi為i時(shí)刻應(yīng)變；si為i時(shí)刻位移（mm）；K為系數(shù)，雙搭接時(shí)取1.0。

試樣擠壓剛度E計(jì)算公式為：

E = "（3）

式中：E為材料擠壓剛度（MPa）；Δσ為應(yīng)力-應(yīng)變曲線中初始線性段擠壓應(yīng)力增量（MPa）；Δε為應(yīng)力-應(yīng)變曲線中初始線性段擠壓應(yīng)變?cè)隽俊?/p>

1.2.2 基于Micro-CT的連接拉伸損傷細(xì)觀表征

利用 Micro-CT 對(duì)2.5D機(jī)織碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料試樣進(jìn)行掃描成像，觀察試樣在連接拉伸實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的損傷。所用器材為diondo-d2微納米焦點(diǎn)CT檢測(cè)系統(tǒng)。X 射線電壓為90 kV，電流為90 μA。數(shù)據(jù)采集時(shí)間為 2 000 ms，采樣幅數(shù)為1 860 幅，分辨率為12 μm。采樣完成后，利用 VGSTUDIO MAX 3.4對(duì)損傷進(jìn)行分區(qū)域可視化處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 力學(xué)行為

圖2和圖3分別為變寬徑比和變邊徑比組擠壓應(yīng)力—應(yīng)變曲線。圖中，依照曲線特征，將試樣載荷位移曲線分為3個(gè)階段：階段1為初始線性階段，從開(kāi)始加載直至曲線出現(xiàn)第1個(gè)拐點(diǎn)，所有試樣的拐點(diǎn)均出現(xiàn)在10%應(yīng)變附近，階段1內(nèi)擠壓應(yīng)力與應(yīng)變的增量用于計(jì)算試樣的剛度E；階段2由初始線性段結(jié)束至試樣到達(dá)極限擠壓強(qiáng)度，除Br-W24外，試樣在達(dá)到最大載荷前，曲線有明顯波動(dòng)；階段3由最大載荷至加載結(jié)束，期間包括載荷的震蕩與試樣的失效。

對(duì)于變寬徑比組而言，階段2中Br-W15和Br-W36E18的載荷存在若干峰值，Br-W24在該段較為平滑。階段3中Br-W15表現(xiàn)為在達(dá)到最大載荷后立即失效，隨寬度增加，Br-W24與Br-W36E18在達(dá)到最大載荷后，曲線出現(xiàn)震蕩。其中，Br-W24在極限強(qiáng)度后，載荷大幅度下降，隨應(yīng)變?cè)黾樱d荷重新升高至609.52 MPa，達(dá)到極限強(qiáng)度的96.81%，之后在震蕩中載荷逐漸降低直至失效。而B(niǎo)r-W36E18的載荷持續(xù)震蕩直至100%應(yīng)變，期間載荷維持在528.72～625.23 MPa之間，沒(méi)有出現(xiàn)大幅度下降。

在變邊徑比組中，Br-E15出現(xiàn)極限擠壓強(qiáng)度前，載荷波動(dòng)幅度相較Br-W36E18更大、周期更長(zhǎng)。Br-E15的第1個(gè)峰值應(yīng)力為606.47 MPa，隨后波谷應(yīng)力僅434.27 MPa，此時(shí)應(yīng)變?yōu)?4.91%，隨后在65.16%應(yīng)變時(shí)達(dá)到最大載荷。Br-E9在52.99%應(yīng)變時(shí)達(dá)到最大載荷，隨后載荷分段逐級(jí)下降。推測(cè)原因?yàn)椋S邊徑比減少，孔附近經(jīng)紗產(chǎn)生損傷，載荷轉(zhuǎn)為主要由緯紗承擔(dān)，結(jié)構(gòu)能夠提供的強(qiáng)度逐級(jí)減少。

表2示出樣品的剛度與極限擠壓強(qiáng)度平均值。將試樣剛度與極限擠壓強(qiáng)度以Br-W36E18為標(biāo)準(zhǔn)歸一化，得到圖4。

由圖4可以看出，寬度由36 mm（Br-W36E18）減少至24 mm（Br-W24），材料剛度與極限擠壓強(qiáng)度分別下降3.18%和2.77%，但當(dāng)寬度減少至15 mm（Br-W15）后2者下降幅度均增加，分別減少27.97%和20.45%。在變邊徑比組中也存在類(lèi)似情況，邊距由18 mm（Br-W36E18）降至15 mm（Br-E15），剛度與極限擠壓強(qiáng)度分別下降1.62%和7.19%，當(dāng)寬度下降至9 mm（Br-E9），二者減幅則分別達(dá)到28.41%和29.54%。其中，極限擠壓強(qiáng)度下降接近線性，而剛度變化斜率增加。綜上所述，當(dāng)試樣的w/D和e/D適當(dāng)減少時(shí)，材料的剛度與極限擠壓強(qiáng)度變化并不明顯。但是，結(jié)合應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以看出，減少寬徑比能夠使材料在達(dá)到極限強(qiáng)度前有較穩(wěn)定的表現(xiàn)。

2.2 宏觀損傷與失效模式分析

在先前的研究中，Thoppul等[22]將復(fù)合材料連接的單一失效形式歸納為凈張力失效、剪切失效、擠壓失效、撕裂失效、劈裂失效5種失效形式。變寬徑比組與變邊徑比組試樣的表面損傷情況與失效模式分別如圖 5和圖6 所示。

由圖5可見(jiàn)，在變寬徑比組中，隨寬度增加，試樣的失效模式由凈張力失效向擠壓損傷轉(zhuǎn)變，最大載荷也隨之增加。在Br-W15與Br-W24中，試樣一側(cè)斷裂導(dǎo)致失效，斷口處可以觀察到大量損傷，包括纖維束的斷裂、抽拔以及基體開(kāi)裂。其中，纖維抽拔長(zhǎng)度隨寬度增加而增加。此外，在Br-W15中沒(méi)有觀察到明顯的緯紗變形，但在擠壓區(qū)域表面有基體損傷。寬度增加后，Br-W24與Br-W36E18的緯紗變形加劇?？梢酝茢?，隨寬度增加緯紗承受的載荷逐漸增加。Br-W36E18的失效模式為擠壓失效，試樣加載邊緣有明顯的突出。損傷區(qū)域的邊緣程折線，試樣表面沿?fù)p傷區(qū)域邊緣有基體裂紋，由孔至試樣邊緣的基體開(kāi)裂減弱。在孔周?chē)^察到大量紗線斷裂，且孔邊緣產(chǎn)生面外方向的隆起。

由圖6可見(jiàn)，在變邊徑比組中，Br-E9表現(xiàn)為撕裂失效，由孔至試樣邊緣損傷寬度逐漸增大，損傷區(qū)域大致呈扇形。損傷區(qū)域內(nèi)緯紗變形嚴(yán)重，并伴有基體損傷。在試樣邊緣有因彎曲變形而被整束頂出的緯紗。邊距增加至15 mm后，Br-E15的損傷模式轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓損傷，損傷區(qū)域邊緣呈折線，在損傷的中心區(qū)域僅觀察到緯紗的彎曲，與Br-W36E18相似，但孔周?chē)幕w裂紋較Br-W36E18更大，在擠壓區(qū)域相較Br-W36E18更為平整。

2.3 基于Micro-CT的細(xì)觀損傷表征

基于Micro-CT掃描結(jié)果，通過(guò)孔隙提取，觀察試樣加載后的損傷分別如圖7和圖8所示。

為更好地觀察試樣內(nèi)部損傷情況，分別獲取了試樣沿垂直緯紗方向與垂直于加載方向剖面。垂直緯向共取3組：由樣品中心至損傷區(qū)域兩側(cè)邊緣分別取0（X2）、50%（X1、X3）處剖面；垂直于加載方向于孔切面取剖面（Y1）。此外，為了觀察變邊徑比組中擠壓損傷情況，在距離孔切面1 mm（Y2）和3 mm（Y3）處提取兩處剖面。

在剖面X中，可以觀察到損傷主要集中在斷口處和擠壓區(qū)域，其中斷口處有大量經(jīng)紗斷裂、抽拔，并伴有基體損傷；擠壓區(qū)域損傷多為纖維束脫黏和纖維束徑向開(kāi)裂。在剖面Y中，孔的切面主要存在的損傷為基體損傷、纖維束脫黏、徑向開(kāi)裂和緯紗斷裂等。

由圖7可知，在變寬徑比組中， Br-W24和Br-W15的失效模式為凈張力失效，試樣未斷裂側(cè)損傷區(qū)域相較斷裂側(cè)更廣，損傷形式主要為經(jīng)紗斷裂引起的纖維抽拔和脫黏，其中，Br-W24斷口處纖維抽拔長(zhǎng)度較Br-W15更長(zhǎng)。當(dāng)試樣寬度w增加至36時(shí)，Br-W36E18表現(xiàn)為擠壓失效，斷口與緯紗方向夾角增加傾斜，擠壓區(qū)域損傷主要表現(xiàn)為纖維束脫黏?？傮w而言，w增加對(duì)試樣影響表現(xiàn)為：擠壓區(qū)域內(nèi)損傷更加密集；孔壁與螺栓接觸部分基體擠壓變形逐漸加??；試樣邊緣發(fā)生緯紗的脫黏與徑向開(kāi)裂；斷口處損傷加劇，且纖維抽拔長(zhǎng)度增加。

由圖8可知，變邊徑比組試樣斷口處主要損傷包括纖維束斷裂、脫黏以及徑向開(kāi)裂。Br-E9至Br-W36E18試樣邊距e增加，斷口與緯紗方向夾角減少，且斷口寬度增加，斷口內(nèi)損傷加劇。擠壓區(qū)域內(nèi)損傷以纖維束脫黏為主，隨著e增加，損傷增多。此外，在試樣邊緣存在受到擠壓被頂出的紗線，頂出部分損傷表現(xiàn)為纖維束脫黏與徑向開(kāi)裂。與擠壓區(qū)域相反，e較小時(shí)，試樣邊緣損傷加劇，在Br-E9中可以觀察到紗線被整根頂出，在材料內(nèi)形成空腔。對(duì)比Y方向切面，發(fā)現(xiàn)在孔切面附近損傷較密集，存在纖維束斷裂、脫黏、徑向開(kāi)裂以及基體損傷。剖面Y1觀察到的損傷最密集，Y2與Y3損傷程度減輕，多為纖維束脫黏與基體損傷。其中，在Br-E9的Y2剖面觀察到緯紗斷裂，表明隨e減少，載荷逐漸轉(zhuǎn)為由緯紗承擔(dān)。

圖9為試樣損傷分布。圖9中，分別以斷口和孔垂直緯紗方向切面為界，將試樣劃分為A、B、C以及斷口4個(gè)區(qū)域。其中，A和B為擠壓區(qū)域，區(qū)域A為試樣直接受緊固件擠壓的部分，區(qū)域 B為擠壓區(qū)域剩余部分，區(qū)域C為斷口另一側(cè)的區(qū)域，α為斷口與緯紗方向夾角。當(dāng)w/D較小時(shí)，孔兩側(cè)經(jīng)紗強(qiáng)度較低，難以將載荷沿經(jīng)向傳遞，斷口沿緯向擴(kuò)展，α約等于0°，試樣表現(xiàn)為凈張力失效。斷口區(qū)域內(nèi)觀察到由經(jīng)紗斷裂主導(dǎo)的損傷。區(qū)域A與區(qū)域B受到的擠壓損傷很小，主要表現(xiàn)為纖維束脫黏，與緊固件接觸產(chǎn)生少量基體損傷，在區(qū)域C中觀察到由斷口處經(jīng)紗斷裂所導(dǎo)致的纖維束抽拔和脫黏。隨w/D增大，緯紗承受的載荷增多，擠壓區(qū)域的緯紗發(fā)生變形，由兩側(cè)向中間抽拔，導(dǎo)致區(qū)域B出現(xiàn)損傷。同時(shí)，試樣加載方向邊緣出現(xiàn)纖維束脫黏以及緯紗的徑向開(kāi)裂。當(dāng)e/D較小時(shí)，擠壓區(qū)域內(nèi)緯紗少，載荷沿著緯向傳導(dǎo)能力下降，α接近90°。此時(shí)承受載荷的經(jīng)紗數(shù)量減少，表現(xiàn)為斷口內(nèi)斷裂的經(jīng)紗列數(shù)減少，載荷主要由緯紗承擔(dān)。斷口與區(qū)域A交界處緯紗由于大幅度變形而斷裂，同時(shí)，試樣邊緣的緯紗被頂出，不再具有承載能力。在傳遞載荷能力下降與承擔(dān)載荷緯紗數(shù)量不足雙方面作用下，試樣的力學(xué)性能大幅下降，試樣表現(xiàn)為撕裂失效。隨e/D增加，載荷開(kāi)始沿緯向傳遞，當(dāng)試樣w/D與e/D分別為6和3時(shí)，經(jīng)紗和緯紗均能良好的傳遞載荷，損傷區(qū)域大?？赘浇慕?jīng)紗和緯紗均產(chǎn)生損傷，裂口沿斜向擴(kuò)展，此時(shí)試樣表現(xiàn)為擠壓失效。

3 結(jié) 論

本文制備了2.5D機(jī)織碳纖維樹(shù)脂基復(fù)合材料，通過(guò)雙搭接拉伸實(shí)驗(yàn)，研究了材料在不同幾何參數(shù)下的力學(xué)行為，并通過(guò)Micro-CT獲得了測(cè)試后試樣內(nèi)部形貌，進(jìn)而表征試樣損傷，得到以下主要結(jié)論。

（1） 2.5D機(jī)織碳纖維樹(shù)脂基復(fù)合材料在連接拉伸實(shí)驗(yàn)中，采用w/D為6.0、e/D為3.0的參數(shù)制孔，可以獲得較高的力學(xué)性能（剛度2.77 GPa，極限擠壓強(qiáng)度647.52 MPa）。適當(dāng)減少寬徑比與邊徑比，材料仍能保有相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能：當(dāng)w/D下降為4.0時(shí)，剛度減少3.18%，極限擠壓強(qiáng)度減少2.77%；當(dāng)e/D下降為2.5時(shí)，剛度與強(qiáng)度分別減少1.62%和7.19%。

（2） 試樣失效模式表現(xiàn)為凈張力失效、擠壓失效和撕裂失效3種，Br-W15、Br-W24表現(xiàn)為凈張力失效；Br-W36E18、Br-E15表現(xiàn)為發(fā)生擠壓失效；Br-E9表現(xiàn)為撕裂失效。細(xì)觀層面的損傷形式包括基體損傷、纖維束脫黏、斷裂以及徑向開(kāi)裂。

（3） 2.5D機(jī)織復(fù)合材料的失效受到孔的幾何參數(shù)影響，當(dāng)w/D減少至4.0和2.5時(shí)，孔附近經(jīng)紗承受大部分載荷，斷口沿緯向拓展，進(jìn)而形成凈張力失效；當(dāng)e/D減少至1.5時(shí)，緯紗承受大部分載荷，斷口大致沿經(jīng)向拓展，形成撕裂失效。當(dāng)w/D為6.0、e/D取值為3.0或2.5時(shí)，經(jīng)紗和緯紗均承受載荷，裂口沿斜向擴(kuò)展，試樣表現(xiàn)為擠壓失效。

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本文引文格式：

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