三维正交机织复合材料

液氮下强度升30%

在液氮温度下，三维正交机织复合材料的压缩破坏模式由边缘脱纱转为界面分层与纱线断裂，强度显著提升，尤以Z方向为甚。

Yang, Xue · Yi-xuan, Sun · 李典森 · 江雷

Composites Communications 2023

参数信息

经向抗压强度提升率

22.6 %

经向抗压强度提升率

9.3 %

纬向抗压强度提升率

11.8 %

纬向抗压强度提升率

29.0 %

Z向抗压强度提升率

32.9 %

Z向抗压强度提升率

24.6 %

技术优势

低温下强度更高

液氮温度下经、纬、Z向抗压强度分别最高提升22.6%、29.0%和32.9%，归因于脆性破坏模式转变。

破坏模式可预测

室温下主要表现为边缘纱线剥离和剪切开裂，液氮下则出现界面分层、纱线断裂和界面脱粘，便于工程判断失效形式。

Z向压缩各向异性明显

在Z向压缩下，经向变形更为显著，这一方向性特征可为载荷设计提供参考。

应用场景

• 液氧贮箱结构：利用该材料低温高强度特性，可减轻液氧贮箱结构重量。
• 高超声速飞行器热防护：在低温热防护系统中承受压缩载荷，并保持可预测的破坏模式。
• 低温复合材料构件：作为低温复合材料构件的候选，其方向性强度提升可优化设计。
• 低温贮箱：提供低温贮箱所需的抗压性能，避免室温设计裕度过大。