碳纤/玻纤层内混杂编织复合材料管件加压冲击失效机理研究

来源：机械工程学报杂志2025年第23期北京时间：

作者：石琳, 杨华, 吴震宇, 赵磊, 彭来湖, 倪庆清

单位：1. 浙江理工大学机械工程学院 杭州 310018;2. 浙江理工大学龙港研究院 温州 325000;3. 浙江理工大学材料科学与工程学院 杭州 310018

摘要：利用编织包覆技术织造不同混合比例的碳纤/玻纤层内混杂管状预制体，采用真空辅助树脂传递模塑工艺固化制备复合材料管件，开展管件承压条件下的落锤低速冲击试验，利用Micro-CT三维损伤重构进一步深度探究纤维混杂复合材料管件的低速冲击损伤扩展行为，揭示碳纤/玻纤层内混杂比例对冲击增韧性能的影响规律。结果表明，纤维混杂可以有效减弱材料在失效前的弯曲刚度损失，混杂比例会对试样的弹性弯曲刚度和失效弯曲刚度产生显著影响。混杂复合材料管件的损伤类型由层内占比更高的纤维特性所主导，当混杂比为1∶1的情况下，层内混杂纤维交替单元区域面积更小，更有利于发挥编织结构的损伤扩散抑制作用，获得更稳定和更高的抗冲击性能，因而具有最佳混杂协同效应。

关键词：层内纤维混杂,编织管件,承压低速冲击,三维损伤重构；

基金资助：浙江省自然科学基金(LQ23E050021);国家自然科学基金(U22A20182);国家重点研发计划(2023YFE0106400);浙江理工大学科研启动基金(22022162-Y)资助项目