金属-机织复合材料混合结构的三点弯曲力学性能及失效机理

• 作者: 武多多 郑会龙 康振亚 张谭 习常清
• 来源期刊: 材料工程
• 关键词: 金属增材制造 机织复合材料 缝合连接 混合结构 力学性能 失效机理
• 年，卷（期）: 2023,（12）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 79-88
• 页数: 9页
• 分类号: TB333
• 语种: 中文
• DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2021.001235

摘要

为解决传统金属与复合材料混合成形方法中存在的分层失效、纤维破坏等问题，设计一种结合金属增材制造、复合材料机织与缝合等工艺的新型混合结构，将金属骨架与机织复合材料法向缝合后共固化成形，增加异质材料之间的结合强度，实现宏观尺度上金属与复合材料的灵活成形与稳定连接。通过三点弯曲实验研究新型混合结构的面内弯曲性能，采用非接触式图像测量手段分析混合结构样件的损伤形貌及失效机理。结果表明：混合结构失效是多种失效模式的组合，包括纤维层上侧压缩/下侧拉伸断裂、异质材料层间失效及金属塑性损伤等；层间分层是由界面旁侧存在基体裂纹和层间剪应力、相邻层间刚度不相容等多因素造成的；随着样件结构厚度增加，其结构弯曲强度和弯曲弹性模量均增大；开孔处引入缝合纤维可以在一定程度上抑制分层裂纹的扩展，提高结构抗分层断裂性能。