界面对纺织复合材料面内剪切及损伤失效行为的影响

来源：现代纺织技术杂志2026年第02期北京时间：

作者：王宏宇, 齐晓明, 杨志, 戴宏波, 倪庆清

单位：1. 浙江理工大学材料科学与工程学院,浙江杭州 310018;2. 浙江省现代纺织技术创新中心,浙江绍兴 312030

摘要：为了探究纺织复合材料面内剪切损伤机制,阐明界面性能对纺织复合材料损伤行为的影响,基于零厚度内聚力单元,通过微观尺度模型预测不同界面接触状态下的纱线性能,并建立了考虑纱线-纱线、纱线-基体界面特点的细观尺度模型。 采用有限单元法与实验方法相结合的研究策略,分析了纺织复合材料的面内剪切损伤行为。 结果表明:在微观尺度下,纤维-基体界面强度对纱线的横向拉伸强度与面内剪切强度影响显著。 相比于考虑纤维-基体界面行为时纱线的等效性能,纤维-基体界面在固定时纱线横向拉伸强度与面内剪切强度分别提高了 79. 31%和 39. 53%。 而在细观尺度中,相比于纱线-纱线界面作用,纺织复合材料面内剪切行为对纱线-基体界面更为敏感。 在纱线-基体界面强度提高时,纺织复合材料剪切模量增加了21. 37%。 解析数据与实验测量结果的误差在 10%以内,验证了细观尺度模型的合理性及其对纺织复合材料剪切性能的良好预测能力。

关键词：界面结合,平纹织物复合材料,多尺度模型,面内剪切,有限元分析

基金资助：浙江省“尖兵”“领雁”研发攻关项目(2024SJCZX0024);绍兴市产业技术攻关项目(2024B11010);绍兴市基础公益项目(2024A11013,2024A11008)