三維編織芳綸纖維增強樹脂基復(fù)合材料的

性能研究與設(shè)計天津大學(xué)口率比在蒸餾水中的高 ；吸濕使復(fù)合材料的彎曲性能、剪切性能降低，而使沖擊性能提高。icalproperties,moistureabsorptionbehavior,frictionandwearcharacteristicsofcompositeswereresearched;And3-dbraidedcompositesweresimulatedbycrossmoYS,thestressofartificialhipjointwasanalyzed.d;Withthetemperaturerising,hygroscopicdegreeofcompositesconspiCUOUSincreased;hygroscopicdegreeofcompositesinPBSismorethanindistilledwater ’ s;Moistureabsorptionofcompositesresultsinthedropofflexuralpropertiesandshearproperties,however,makesimpactpropertiesincreased.ABSTRACToperties,moistureabsorptionbehavior,frictionandwearcharacteristics,simulate,stressanalysis

骨折在創(chuàng)傷中占有很大比例，與骨折治療相關(guān)的問題一骨折在創(chuàng)傷中占有很大比例，與骨折治療相關(guān)的問題一直是研究的熱點。骨折的治療分為復(fù)位使骨折斷部的緊密接觸、正確可靠的固定、康復(fù)訓(xùn)練 （目的是正常的血液供應(yīng)和良好的應(yīng)力刺口）三部分，其中骨折固定是骨折愈合的保證。而骨固定材料是骨折治療的基礎(chǔ)。由于骨是最理想的等強度優(yōu)化結(jié)構(gòu) ，口骨的內(nèi)部材料分布很不均勻，在骨和關(guān)節(jié)系統(tǒng)復(fù)雜的應(yīng)力條件下 ，不僅要求口固定材料無毒副作用、有生物安全性 ，而且必須有足夠的力學(xué)強度IlJ。第一蘋緒論成型口修補手術(shù)時，由于這些金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)高 ，成型加工困難，尤其是使得病人頭部對外界溫差的反應(yīng)很敏感使病人有不適之感口 5］。近十年來，可降解材料得到迅速發(fā)展 ，其應(yīng)用范圍涉及到幾乎所有非永久性的植入裝置 ，包括藥物控口載體、手術(shù)縫線、骨折固定裝置、器官修復(fù)材料、人工皮膚、手術(shù)防粘口膜及組織和細(xì)胞工程等。在的力學(xué)相容性問題。

但達到臨床應(yīng)用水平的很少，是正在發(fā)展的領(lǐng)域f31但達到臨床應(yīng)用水平的很少，是正在發(fā)展的領(lǐng)域f31。醫(yī)用纖維復(fù)臺材料模量小等缺點。采用纖維增強聚合物復(fù)合材料帶《造人工骨最有代表性的應(yīng)用實例有CF—GF混雜增強PMMA復(fù)合材料制造的人工顱骨，用于因意外受傷或手術(shù)造成的顱骨損傷的修補。經(jīng)材料、動物、生理實驗和臨床試驗表明 ，這種人工顱口修補材料與所用的金屬和高分子材料相比 ，具有優(yōu)良的生物相容性、安全性 ，在試驗研究中口出現(xiàn)異?，F(xiàn)象和不良反應(yīng)，是一種理想的體內(nèi)埋檀材料 ！loJ。徐衛(wèi)兵[11]等人研制了一種用于顱骨修補的長碳纖維/PSF復(fù)合材料。該材料經(jīng)動物實驗表明 ，基本無組織排斥反應(yīng) ，生物相容性優(yōu)良，口X射線性能好。狳大元口 2口等人用短碳纖維增強 PMMA做顱內(nèi)板材，其結(jié)果表明材料的抗拉彈性模量和抗沖擊強度與有機玻璃相比提贏兩倍，硬度高于顱骨硬度 ，線膨脹系數(shù)常溫與有機玻璃在.40。C時數(shù)值相當(dāng)，耐介質(zhì)試驗在常溫下 350小時,0000顯增重、增容 ，板材模壓復(fù)合材料隨機走向的纖維 ，可阻止裂口的擴展，具有止裂機理，經(jīng)過動物實驗，已應(yīng)用于臨床，口得了較滿意的效果。萬雪飛口141系統(tǒng)的研究了三維編織碳纖維增強熱塑性樹脂尼龍（c3D/MC）復(fù)合材料的吸濕性能。其研究認(rèn)為（C3cgMC）復(fù)合材料的吸濕要比 c3D/EP復(fù)合材料的吸濕大，吸濕規(guī)律都符合 Fick定律，認(rèn)為 30%的（c3胡口c）復(fù)合材料吸濕后的力學(xué)性能能夠達到骨折固定的要求。劉弘115口對口固定用三維編織聚乙烯纖維增強熱塑性樹脂PMMA的力學(xué)性能進行了研究。張宗強061對三維編織碳纖維和芳綸纖維增強熱塑性口脂尼龍（C3胡口COK3e]MC）復(fù)合材料的力學(xué)性能進行了研究。研究表明，C3D/Mc復(fù)合材料的彎曲性能、沖擊性能和剪切性能都比基體和單向纖維方向的復(fù)合材料要好 ，K30/MC復(fù)合材料的韌性和耐沖擊性要比優(yōu)異的力學(xué)性能 ，也避免了層合復(fù)合材料的層間分層現(xiàn)象。所以三維編織復(fù)合材料是一種多向性復(fù)合材料 ，其部件和結(jié)構(gòu)可承受多向應(yīng)力和熱應(yīng)力。研究方法、分析方法和破壞機理等對三維編織復(fù)合材料進行研究。纖維復(fù)合材料力學(xué)性能的研究進展三維編織可織成復(fù)雜的、規(guī)則的形狀 ，可以制成接近近似形狀的編織物預(yù)制件 ，減少了工裝工作時間 ，現(xiàn)在可以編織橫截面為I型、T型、直角型、橢圓形、對稱形的橫截面。與普通層壓復(fù)合材料制造工藝不周的是 ，編織是同時進行結(jié)構(gòu)制造的。在編織過程中，結(jié)構(gòu)工藝大大影響最后結(jié)構(gòu)件的整體性要制造好接近近似形狀的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料 ，必須根據(jù)襲征材料的力學(xué)行為和幾何要求來確定設(shè)計準(zhǔn)則 ，所以表征織物材料的力學(xué)行為和構(gòu)件的結(jié)構(gòu)響應(yīng)是重要的。Dv.纖維線密度（登尼爾）;e一纖維編織角。圖1-1三維編織復(fù)合材料的單元Fig1—1Theelementof3一dbraidedcomposites由表可知，口綸纖維的應(yīng)用的綜合性能優(yōu)良 ，以下為芳綸纖維的特點 ：口綸纖維具有優(yōu)越的熱穩(wěn)定性、高結(jié)晶性、高取向結(jié)構(gòu)及高拉伸性能。其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性使芳綸纖維在高溫度下可以保證抗沖擊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 ;高結(jié)晶、高取向性產(chǎn)生了高模量 ，保證了高的波動速率及對軸向變形的快速反應(yīng);高彈性和中等延伸率使口綸纖維具有高韌性 ，從而在縱向斷裂時能有效工作。這些性能使芳綸纖維在承受沖擊載荷對能有效趿收軸向應(yīng)交能和縱向動能。纖維，但是復(fù)合材料的縱向拉伸和縱向壓縮的承載能力受基體的彈性模量影響很大。斷裂伸長率的匹配對于發(fā)揮纖維的性能尤為重要。如果基體的斷裂伸長率高于纖維 ，則才有可能使斷裂發(fā)生在纖維或纖維與樹脂的界面 ，從而獲得較高的承載能力和高的韌性。氯乙烯、高密度聚乙烯、通常的有機玻璃 （聚甲基丙烯酸甲酯PMMA）等。應(yīng)用較多的熱塑性樹脂為尼龍、 ABS、聚丙烯、聚砜、PMMA等。這類塑料的不足之處 ：強度、硬度、耐熱性、尺寸精度較低，熱膨脹系數(shù)較大 ，力學(xué)性能受溫度影響較大 ，蠕變、冷流、耐負(fù)荷變形大等。量不高和尺寸精度要求不高的制件。包括真空處理、口漬、固化定型三個階段。真空浸漬法的缺點是樹脂浪費大 ，生產(chǎn)過程是間歇式纖維體積含量相對較低 ，制品的表面質(zhì)量差。

但由于其投資少、工藝簡單、工藝容易實現(xiàn)，通常在實但由于其投資少、工藝簡單、工藝容易實現(xiàn)，通常在實驗或產(chǎn)品試制中使用。結(jié)構(gòu)，編織體一次成型 ，結(jié)構(gòu)不分層，整體性好且連續(xù)提高了沿厚度方向的力學(xué)性能 ，有較好的能量吸收和抗疲勞性能，且能與RTM技術(shù)相結(jié)合直接成型形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu) ，可以克服層合板復(fù)合材料的層間分層現(xiàn)象。基于此，本課題擬以三維編織復(fù)合材料作為骨固定或骨替換材料。4,三維編織復(fù)合材料的模擬。主要為建立三維編織復(fù)合材料的交叉模型 ，并對交叉模型進行修正。而且應(yīng)用ANSYS建立三維編織復(fù)合材料的有限元模型并由應(yīng)力結(jié)果驗證三維編織復(fù)合材料的增強機理。以本文以有機玻璃和環(huán)氧樹脂作為編織復(fù)合材料的基K3D/PMMA和體，選擇芳綸纖維為復(fù)合材料的增強體制備了K3D/EP復(fù)合材料口 54口5”K3D/PMMA和如表所示。

臨海市精工真空設(shè)備廠圖2:1模具示意圖合材料力學(xué)性能的研究 ，本文的力學(xué)性能研究包括彎曲性能、剪切性能和沖擊性能的研究。所采用的試驗標(biāo)準(zhǔn)和研究方法如下。ArrayODDDODO ，試樣為缺口小試樣。沖擊試驗尺寸為 60ram口12mmX2mm,缺口深度為 ，缺口寬度為，跨距40ram,每組試樣4件。21-145,第二章三維編織復(fù)合材料制備及力學(xué)性能研究結(jié)果與討論[圪~P(f)]“只一Po)=exp[一(t/鈿化)9](2?6)式中，Po,P口和尸。分別為體系在恒溫固化時刻 t=O,f和oo時的性能;f。。為固化松弛時間 ；口為常數(shù)。于流動態(tài)，模量很低。隨固化過程的進行，體系模量逐漸升高，特別是固化進

隨固化過程的進行，體系模量逐漸升高，特別是固化進行到凝膠點后，口最隨時間迅速上升 ，直到固化完成，模量趨于平衡值。?。划?dāng)溫度足夠高 ，從而滿足t《&口1/u,對應(yīng)的溫度就是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。從力學(xué)內(nèi)耗的角度來看 ，當(dāng)鏈段運動被凍結(jié)時 ，由于不存在鏈段之間的相對遷移 ，不必克服鏈段之間的摩擦力 ，內(nèi)耗非常小；而當(dāng)鏈段