【摘 要】
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纤维本身为柔性材料,对于纤维材料而言,剪切性能十分有研究的价值,能够直接影响纤维复合材料的剪切强度与材料性能,但由于纤维本身直径很细,柔性很大,且其织物在剪切形变时更
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纤维本身为柔性材料,对于纤维材料而言,剪切性能十分有研究的价值,能够直接影响纤维复合材料的剪切强度与材料性能,但由于纤维本身直径很细,柔性很大,且其织物在剪切形变时更同时存在粘性与弹性,研究较为困难,因此在质量评定时一般只测量其拉伸性能,这让纤维这一具有广阔前景的材料在发展上受到了一定的阻碍。本论文打算对柔性纤维材料的剪切性能进行深入研究,跟以往研究纤维剪切性能和纤维种类、织物纱线的密度、结构之间的关系等不同,而是分别针对纤维材料与柔性纤维织物的剪切行为进行探讨。针对纤维材料,选择了锦纶导电丝、涤纶、玄武岩纤维、陶瓷纤维、和黑色导电纤维五种纤维材料为主要研究对象,先通过设计纤维剪切夹持器对其进行剪切试验来测量纤维材料剪切强度,对比不同织物的剪切强度与与拉伸强度,判断纤维断裂特性,再通过电镜观察纤维断口形貌进行验证。然后是纤维织物的小变形剪切行为的建模研究。首先利用流变力学理论对织物的粘弹性剪切形变现象进行建模,利用牛顿粘壶、摩擦元件和胡克弹簧的并联与串联结合模拟出纤维织物的摩擦力和粘弹性力,再利用应力应变关系推导出可以表征剪切性能的两个指标,剪切刚度和剪切滞后矩。然后再通过KES-FB1剪切试验得到剪切滞后曲线与实测剪切刚度、剪切滞后矩。将测量数据代入模型得出剪切刚度与剪切滞后矩的理论值,与实际值进行对比是否相符合,从而判断模型的有效性。对比结果表明,理论计算的剪切刚度和剪切滞后和实测数值的偏差较小,因此可以初步证明该模型有效。本文对纤维材料的剪切性能进行的分析方法是一种研究织物力学性能非常有效的理论方法,有利于深入了解织物的力学本质。
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