单向纤维铺缝复合材料单轴拉伸性能试验及模拟研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20260428.016

摘要/Abstract

摘要： 本文针对以纤维变角度牵引铺缝技术制备的1311RTM/GW300单向纤维复合材料层合板,开展了单轴拉伸试验与数值仿真,探索了纤维偏转对材料力学性能及失效模式的影响。结果表明,相比于无铺缝试样,铺缝试样的拉伸强度与刚度均有所下降,断裂位置及裂纹扩展路径与缝纫针脚分布吻合,说明纤维局部方向偏转对力学性能产生影响。采用反映针脚处纤维偏转特征的建模方法,并结合Hashin损伤准则模拟纤维偏转与损伤演化,预测所得拉伸强度与模量同试验结果一致,应变分布特征与试验结果相同。

关键词: 变角度牵引铺缝, 复合材料, 单轴拉伸, 纤维偏转

Abstract: This study investigates the uniaxial tensile behavior and numerical simulation of 1311RTM/GW300 unidirectional fiber composite laminates fabricated by variable-angle tow steering seam laying technology, aiming to explore the influence of fiber orientation deviation on mechanical properties and failure modes. The results indicate that, the stitched specimens exhibit reduced tensile strength and stiffnesscompared to non-stitched specimens. The fracture locations and crack propagation paths consistently correspond to the distribution of stitching needle traces, demonstrating that local fiber orientation deflection affects mechanical performance. A modeling approach reflecting fiber deflection characteristics at stitch points is developed, combined with Hashin’s damage criterion to simulate fiber deflection and damage evolution. The predicted tensile strength and modulus exhibit good agreement with experimental results, and the strain distribution characteristics match the test observations.

Key words: variable angle tow placement, composite materials, uniaxial tensile test, fiber deflection

中图分类号:

TB332

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