三维多轴编织复合材料

抗疲劳强化

该复合材料通过优化编织结构抑制纤维断裂与起皱缺陷，使疲劳寿命显著延长，能量消耗率降低约10%，在复杂压缩载荷下损伤演化更可控。

Yan, Sun · 张一帆 · 刘涛 · Yunjuan, Jing · Jun, MA · Lu, Yao · Chan, Wang · 贺辛亥 · Xiaogang Chen, Xiaogang · 樊威

Chinese Journal of Aeronautics 2025

参数信息

平均疲劳寿命缩短率

48 %

能量消耗率增加

10 %

技术优势

缺陷危害可量化

建立了缺陷含量与疲劳寿命、能量消耗率的定量关系，为工艺容限制定和结构健康监测提供数据支撑。

优化角度提寿命

31°编织角在0°和90°压缩方向上均具有更好的疲劳抗力，为多向承载工况下的铺层设计提供了直接依据。

载荷方向定损伤模式

平行于纤维的应力分量引起界面脱粘，垂直于纤维的应力分量导致剪切破坏，据此可针对性优化局部纤维取向以抑制主导损伤。

应用场景

• 航空航天结构件：为飞机蒙皮、梁等承力件提供抗压疲劳的编织预制体，减少缺陷导致的寿命折损。
• 碳纤维复合材料：针对碳纤维编织复合材料给出缺陷-寿命定量模型，优化编织角度提升疲劳性能。
• 压缩疲劳部件：用于承受循环压缩载荷的部件，通过控制缺陷含量延长服役寿命。
• 智能建造与结构：结合有限元与显微观测预测损伤演化，可用于结构健康监测的复合材料构件。