薄铺层层合复合材料研究进展.pdf

　９２　薄铺层层合复合材料研究进展　　２０１６年８月　　薄铺层层合复合材料研究进展　　　　何明昌，黄春芳，郑青，鞠苏　（国防科学技术大学航天科学与工程学院，长沙　４１００７３）　　摘要：简要介绍了碳纤维薄层预浸料及其制备的层合复合材料，主要阐述碳纤维薄层预浸料的制备方法和薄铺层复合材　　料的力学性能特点。对国内外关于薄铺层复合材料与常规铺层复合材料的静态、韧性和疲劳等力学性能的研究进展进行了分　析和总结，归纳了铺层厚度的减薄对层合复合材料力学性能的影响规律。最后对薄铺层复合材料的研究趋势和应用前景进行　　了展望。　关键词：薄层预浸料；面密度；丝束延展工艺；层合复合材料；力学性能　　中图分类号：ＴＢ３３２；ＴＮ９５　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１００３－０９９９（２０１６）０８－００９２－０７　　层合复合材料是应用最为广泛的复合材料结构　　　形式之一。层合复合材料的制备方法，通常是先　　　制备单向或多向纤维预浸料，然后按照一定的铺层“”　　　方式和铺层角度将预浸料堆砌成层合复合材料。　　　按铺层方式，可构成对称层合板或非对称层合板；按　　　　　　铺层角度，可构成正交（［０／９０］）、斜交（［＋３０］）　　　和准各向同性（［０／４５／９０／－４５］。）层合板等各种形　式，以便平衡层合复合材料结构各方向的承载性能。　因此，层合复合材料及其结构的性能是可以通过铺　　　层方式和铺层角设计而改变的Ｊ。然而，由于常规　　　制备的复合材料单向纤维预浸料厚度通常在０．１２５—　０．２５ｍｍ，在设计一些复合材料结构特别是薄壁复　合材料结构时，导致允许使用的铺层数量受到限制，“”　从而大大降低了其设计空间，难以满足复合材料　　　　结构各方向的承载要求。为此，提出了减薄单向纤　　　维预浸料厚度，以便在规定的结构厚度下增加铺层　　　　　层数，达到采用不同铺层角度实现结构各向承载要　　　　　求的目的。目前，采用纤维丝束延展工艺可以将单　　　向预浸料厚度减少到０．０１５ｒａｍ，相当于常规铺层厚　　度的１／６～１／１０，也就是说原本只能设计一个铺层即一　　　　个铺层角的结构，现在可以设计成含有６～１０个　　铺层的结构，可以实现准各向同性或者其他铺层角　　　　　　　　　　组合的多向铺层结构。例如，采用纤维面密度为　　　　　　　５０ｇ／ｍ的预浸料代替３００ｇ／ｍ预浸料制备０．９ｍｍ　厚的复合材料层合板，原本［０／４５／－４５］的非对称铺　　层方式可以设计成［６０／０／－６０］的准各向同性铺层　　（或其他复杂铺层方式），以避免非对称层合板的拉．　　　　剪、拉一弯耦合引起的翘曲变形。这说明薄层化工艺　“”“　大大扩展了复合材料结构设计时的空间和自由”　度。　纤维增强的聚合物基复合材料具有优异的比强　　　　度和比模量，应用在航天航空领域具有不可比拟的　　　轻质优势。但是，纤维增强的聚合物基复合材料也　　存在自身的不足，比如层合复合材料容易发生压缩　　　　　和分层失效破坏，这主要是由于层合复合材料层间　　界面性能较弱，在压缩和剪切载荷作用下容易发生　　　　　失稳和分层破坏。制备同一厚度的层合复合材料，　使用薄铺层相比传统厚度铺层具有更多的层间界　　　面，层间界面的增加使得材料内部微裂纹扩展和分　层损伤得到有效抑制，甚至改变复合材料的失效模　式，从而提高层合复合材料的层间性能。此外，纤维　　预浸料减薄工艺能有效消除常规厚度预浸料铺层中　的纤维微曲，这对提高层合复合材料的拉伸和弯曲　　性能也是有益的。随着薄铺层层合复合材料研究的　　　　不断深入，一些新的优良特性正在不断呈现出来。　可以将薄铺层给层合复合材料带来的结构设计“　空间的扩展和结构性能上的提升称之为正尺寸效”　　应。该正尺寸效应主要包括以下三个方面Ｊ：　　　　（１）微观结构和特征缺陷概率：在大且厚的复　合材料结构中，常规铺层层合复合材料的残余应变、　　纤维微曲、空隙、纤维团聚和树脂富集等缺陷相对较　多，而薄铺层复合材料由于纤维预浸料减薄工艺使　　——　收稿日期：２０１６０３０１　　　本文作者还有江大志。　　　　　　　基金项目：国家自然科学基金项目（１１２０２２３１，Ｕ１５３７１０１）；国防科大优秀研究生创新自助基金（Ｂ１４０１０７）　　　　　　作者简介：何明昌（１９９２一），男，硕士，主要从事复合材料方面的研究。　　　　　　　　通讯作者：江大志（１９６３－），男，博士，教授，主要从事复合材料方面的研究，ｊｉａｎｇｄｚ＠ｎｕｄｔ．ｅｄｕ．ｃｒｌ。　ＦＲＰ￣ＣＭ’　　　ｌ黾　　２０１６年第８期　　　　　　　玻璃钢／复合材料　９３　’　　得铺层厚度更薄，产生特征缺陷的概率也更小，’　　在一定程度上克服了上述不利影响。。；　　　（２）裂纹演变机理：根据线弹性断裂力学理论，　以层内裂纹演变为主导失效模式的复合材料结构的　　极限强度与裂纹尺寸的平方根成反比。在这种失效　　　　模式下，层内裂纹扩展受上下铺层约束，且与铺层厚　　　度相关Ｊ，薄铺层层合复合材料在相同载荷工况　条件下可能出现不同于传统铺层厚度层合复合材料　　　　的断裂破坏模式，由于铺层厚度减薄，层内裂纹扩展　方式、扩展路径以及扩展过程中吸收的能量大小都　　　将发生改变，能够起到提高复合材料的韧性和抗疲　劳性的作用；　　（３）薄铺层层合板的铺叠方式：采用薄铺层设　　计层合板，相当于在传统铺层厚度的层合板基础上　　　将铺层数按比例扩大，一种方式是通过在原有每个　　　　　　　角度铺层上重复铺叠ｍ层（［０Ｊ４５／９０／一４５］），　　另一种方式是按照现有的铺层角度序列重复铺覆ｍ　　次（［０／４５／９０／－４５］）。不过这两种方式因失效机　理不同而具有不同的强度值，且后者性能要明显优　　于前者引。　　　　　近年来，薄铺层预浸料在实际工程应用中的优　势逐步展现，而采取何种制备工艺则是保证薄层预　浸料优异性能的关键问题之一，目前国内外普遍采　　用纤维丝束的延展工艺来调整预浸料的厚度。本文　综述了常见的几种纤维预浸料减薄工艺以及薄铺层　　复合材料层合板性能方面的研究进展，并对薄铺层　复合材料的研究趋势和应用前景进行了展望。　　　１丝束延展工艺和薄层预浸料　薄层预浸料是相对于传统厚度预浸料而言的，　将一束或多束纤维在特定的延展工装中经历一定的　延展工序扩展成薄而宽的丝束，然后覆盖树脂膜和　　　其他辅材，并在一定温度下通过压辊装置和收卷装　　　　“　　”　置，最终得到薄层预浸料。随着阳光动力２号环　“”　球飞行的实现Ｊ，一家名为北方薄层工艺的瑞士“　”　企业名誉全球，它为阳光动力２号太阳能飞机开　　　　　　　　　　　　　　发出超薄单向预浸料和自动铺带工艺。１２Ｋ的　　Ｍ４６Ｊ碳纤维通过其薄层化工艺可以得到碳纤维面　　　　　　密度为ｌＯＯｇ／ｍ、５０ｇ／ｍ，甚至是１５ｇ／ｍ的薄层预浸　　“　”　料。阳光动力２号的箱型机翼主梁、机身、尾　　翼等部件均采用该公司的薄层预浸料和自动铺带工“　艺制备，正是由于该公司的技术支持才使得阳光动　”　　　　　力２号拥有非常轻的７２ｍ大翼展机翼结构，且仅　采用太阳能作为动力实现环球飞行。　　　　美国代顿大学非金属研究所的ＳａｎｇｗｏｏｋＳｉｈｎ、　　　　　ＲａｎＹ．Ｋｉｍ和日本福井工业工艺研究中心的Ｋａｚｕｍ－　　ａｓａＫａｗａｂｅ【１１］合作开发了一种经济高效的丝束气流　　　延展工艺，将１２Ｋ的碳纤维丝束从６ｍｍ宽延展至　　　　　２０ｒａｍ，厚度大约为常用铺层厚度（０．１２５ｍｍ）的１／　３。当碳纤维丝束通过延展机内的导辊时，导辊上方　的空气在底部真空负压的作用下从纤维束上方被吸　　往下方，丝束在气流作用下凹向气流方向以至失去　张力，处于瞬间无张力状态。在持续稳定气流的作　　　　用下，丝束被展开，且由于气流速率低，展开过程对　　纤维没有损伤。　　　　　气流延展丝束的原理如图１所示，当气流经过　丝束时，丝束周围不同区域的气流速率不同，从而产　生横向气动力使纤维束克服张力而被分散。　Ｆｉｌａｍｅｎｌ　　Ａｆｔｅｒｓｐｒｅａｄｉｎｇ　　…　图１气流辅助丝束延展原理图　　　　　　Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｔｏｗ－ｓｐｒｅａｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ　　　　“　ｗｉｔｈｔｈｅｈｅｌｐｏｆａｉｒｆｌｏｗ［］　—　　—　台湾国立交通大学的ＪｅｎＣｈｕｎｇＣｈｅｎ和Ｃｈｕｅｎ　　ＧｕａｎｇＣｈａｏ【１２］同样采用气流延展纤维丝束方法设　计制备了一套碳纤维气吹丝束延展系统，并用数值　模拟和实验研究相结合的方法研究了延展系统中气　流场的分布、边界条件、气流速率、丝束延展速率以　　及纤维丝束数目等对延展效果的影响。系统能够高　　　效均匀地将１２Ｋ碳纤维丝束展薄，最高可将丝束延　　宽６２．３％。北京航空航天大学的罗云烽等¨　　和天津工业　大学的邓金海¨　　　　分别采用如图２所示的自制多辊　　　系统薄层化装置对５０Ｋ和１２Ｋ的碳纤维束进行了　　　延展，纤维束绕过上下震动的辊子，受到相反作用力　　　　而被拉开、抖散和展平，５０Ｋ和１２Ｋ碳纤维束从６ｍｍ　宽分别被延展到１３ｍｍ和２８ｒ　ａｍ宽。通过实验验证，　延展后的纤维分布更均匀，树脂在纤维束中的渗透　率降低，渗透均匀性提高；薄层化后大丝束碳纤维增　强的复合材料内部缺陷更少或更小，纤维和树脂分　布均匀性提高。　　一　　　　　豫蔓。。一　　Ｃ曦｜２　ｉ　　２０１６年第８期　　　　　　　玻璃钢／复合材料　９５　ＭＲ５０Ｋ／＃１０６３ＥＸ预浸料制备通用铺层厚度的层合　　板（［４５／０／－４５／９０］２。）和薄层层合板（［４５／０／一４５／　　　　　９Ｏ］）。对两者单向拉伸性能进行了测试，实验结　　　　　　　果与ＳａｎｇｗｏｏｋＳｉｈｎ等得到的一致。从典型的应　力应变曲线上可以得到，薄层和厚层层合板的初始　　模量相当，但薄层层合板的拉伸强度提高了约２０％，　且超声波和ｘ一射线探伤检测结果都表明，薄层层合　　板受损伤累计的影响相对较小。　　”　　　　　ＳａｎｇｗｏｏｋＳｉｈｎ等和ＴｏｍｏｈｉｒｏＹｏｋｏｚｅｋｉ等Ｊ　采用一系列的表征手段测试了由薄铺层和厚铺层预　浸料制备的准各向同性层合板开孔后的性能。薄铺　　层和厚铺层试样的平均开孔拉伸强度分别为４９２　　ＭＰａ和５４７ＭＰａ，不同于非开孔试样静态拉伸性能结　果，薄铺层试样比厚铺层试样的开孔拉伸强度降低　　了约１０％，可能的原因是在开孔周围产生初始裂纹　　后厚铺层试样能够缓解应力集中，而薄铺层试样在　　　开孔处抑制了初始损伤从而导致应力集中，造成裂　　　　　纹快速扩展。两者开孔处的破坏模式也不同，薄　　　　　　铺层试样表现为脆性断裂，且断裂方向为垂直加载　方向，而厚铺层试样在开孔处表现为＋４５。拉伸破坏，　　且试样出现很多分层。　　　　　　　　Ａｍａｃｈｅｒ等也对不同纤维面密度（３０ｇ／ｍ和　　３００ｇ／ｉｎ）的Ｍ４０ＪＢ／８０ＥＰ单向预浸料制备的准各向　　同性层合板（［４５／９０／－４５／０］，瞻和［４５／９０／－４５／０］）　的开孔拉伸性能进行了实验测试，结果显示薄铺层　　　层合板的开孔拉伸强度（３８０ＭＰａ）比厚层层合板　　（５１５ＭＰａ）降低了约２６％，但是薄铺层层合板开孔拉　　　伸起始损伤应力（３５２ＭＰａ）比厚铺层层合板（２５５　ＭＰａ）高出３８％，这也就表明薄铺层层合板从损伤开　　　始到破坏失效没有典型的损伤增长过程，破坏模式　上薄铺层层合板也表现出脆性断裂。在开孔压缩性　　能方面，薄铺层层合板（２５５ＭＰａ）比厚铺层层合板　　　（２１６ＭＰａ）提高约１８％Ｌ３；薄铺层层合板的失效模式　主要是侧面局部区域的纤维屈曲，而厚铺层层合板　　　　　　的失效模式是４５。铺层的层间开裂、纤维屈曲以及　分层的混合模式。　　２．１．２剪切力学性能　　　Ａｍａｃｈｅｒ等还通过短梁剪切试验测试了铺层　　　　　　　厚度不同的碳纤维单向层合板的层间剪切强度，测　　　　　得厚层、中厚、薄层预浸料制备的厚度相同的单向板　　层间剪切强度分别为７６．７ＭＰａ、７９．９ＭＰａ、７９．１ＭＰａ，　　　结果表明薄铺层的剪切强度略高，但三者的剪切强　度差别不大。而在破坏形式上，厚铺层与薄铺层层　合板却有明显区别。厚铺层层合板的分层破坏出现　最早，且在多处出现分层；薄铺层层合板分层出现较　　　　　晚，一般集中于一处或某几处，这在载荷一挠度曲线　图中也有所体现，厚铺层层合板一旦出现破坏，载荷　值便急剧下降，直至完全破坏；而薄铺层层合板在破　坏出现后，载荷值下降得比较缓慢，且一般是逐步下　　　降的。这说明铺层厚度减薄后，层合复合材料抵抗　裂纹扩展的能力提高了。　　　２．１．３环境条件下的力学性能　　　　　　Ａｍａｃｈｅｒ等【３和Ｍｏｏｎ等采用机械紧固连接　单剪挤压试验分别考察薄铺层与厚铺层层合板在常　　温和湿热环境下的力学性能。分别采用纤维面密度　　　　　　　　为３０ｇ／ｍ、１０Ｏｇ／ｍ和３００ｇ／Ｉｎ的Ｍ４０ＪＢ／８０ＥＰ单向　　预浸料制备的薄层、中厚层和厚层（［４５／９０／－４５／　　　　０］０Ｂ、［４５／９０／－－４５／０］３和［４５／９０／－－４５／０］ｌ）准各向　　　　　　　　　　　　　　　　　同性层合板。室温下三者的剪切强度分别为　　　　　５８４ＭＰａ、５７３ＭＰａ和４７６ＭＰａ，在湿热条件下三者的　　　　剪切强度分别为３７２ＭＰａ、２９４ＭＰａ和１５６ＭＰａ，可见　薄铺层复合材料在湿热环境下的剪切强度更大、强　度保留率更高。　　　　２．２拉－拉疲劳性能　　　　　ＳａｎｇｗｏｏｋＳｉｈｎ等ｕ测试了由薄层和厚层预浸　料制备的准各向同性层合板的拉一拉疲劳性能，测试　　　　条件为频率２Ｈｚ，应力比为０．１，最大应力水平为　　　４８３ＭＰａ（６０％极限拉伸强度）。测试结果表明，经过　　　　５０００次循环后，由薄层预浸料制备的准各向同性层　合板的拉伸性能没有明显变化，拉伸模量仅下降　　２．８％，拉伸强度仅下降４．４％。而由厚层预浸料制　　　备的准各向同性层合板的拉伸性能随着循环次数的　　增加，拉伸性能明显下降，在循环５０００次后拉伸模　　　　量下降了１７．７％，拉伸强度下降了１６．８％。通过ｘ　　　　射线探伤仪观察两者在５０００次循环后的结构损伤　　　　情况，厚铺层试样在自由边缘产生了很多微裂纹和　分层损伤，而薄铺层试样没有或者没有明显可见的　　损伤出现。因此在耐疲劳性能方面，薄层预浸料制　　备的层合板更优异。　　　　　　　ＴｏｍｏｈｉｒｏＹｏｋｏｚｅｋｉ等研究了常规铺层厚度　　的层合板（［４５／０／－４５／９０］）和薄层层合板（［４５／　　　　　０／－４５／９０］）的拉一拉疲劳性能，预浸料纤维面密度　　　　　　分别为１４５ｇ／ｍ和７５ｇ／ｍ。实验结果也表明，薄层　　层合板具有更优异的疲劳性能。　　２．３损伤特性　　２．３．１准静态压痕特性　　２０１６年第８期　　　　　　　玻璃钢／复合材料　层。他们还对模型进行了无缺口的静力拉伸试验的　　　　有限元模拟分析，并与真实试验的数据以及破坏形　　　　　式的ｃ扫描图像进行对比，结果显示，对于厚铺层层　合板来说，实验值与模拟值吻合得相当好，而当铺层　　　厚度减小时，该模型的结果与试验值差别较大，原因　可能是该模型没有考虑薄铺层层合板的铺层性能与　　厚铺层的不同。　　　４研究趋势　本文介绍了薄层预浸料的制备工艺进展，综述　了采用薄层预浸料制备的复合材料层合板在拉伸、　压缩、剪切、疲劳和损伤等力学性能的研究进展。根　　　据目前的研究推测，未来薄铺层复合材料发展趋势　　　将呈现以下特点：　（１）薄铺层层合板已表现出一些优异的力学性　　　　　　能特性，也取得了一些有价值的研究成果。但是目　前的研究工作还局限于不同厚度铺层下层合板试样　的力学性能测试和对比分析，少有对薄铺层复合材　料结构件的测试分析；对薄铺层层合板破坏机理还　缺乏深入研究，应将其作为研究重点；　　　　　　（２）近年来，随着复合材料的应用领域迅速扩　大，对复合材料的力学性能和可设计性要求越来越　高，特别是在一些薄壁结构上，比如管道、蒙皮、复合　材料补片等，要求在十分有限的厚度下设计多铺层　　　　　　角度。薄铺层复合材料具有得天独厚的优势，因此　将来的需求量会逐渐增多。此外，将延展后的纤维　编织成纤维织物并应用到复合材料结构上也是一个　　　　　重要的发展方向。　　　总的来看，薄铺层在层合复合材料力学性能和　　　　可设计性方面要优于常规铺层，铺层减薄技术具有　　广阔的发展前景和巨大的市场潜力。虽然目前实际　使用不是很普遍，但随着生产加工工艺的改进和广　大科研学者的不懈努力，薄铺层复合材料的应用范　　　围会越来越广，是高性能复合材料结构研发的一个　　机遇。　参考文献　［１］益小苏，杜善义，张立同．复合材料手册［Ｍ］．北京：化学工业　　出版社，２００９．　　［２］黄家康，岳红军，董永棋．复合材料成型技术［Ｍ］．北京：化学　　　工业出版社，１９９９．　　　—　［３］Ｒ．Ａｍａｃｈｅｒ，Ｊ．Ｃｕｇｎｏｎｉ，Ｊ．Ｂｏｓｔｓｉｓ，ｅｔａ１．Ｔｈｉｎｐｌｙｃｏｍｐｏｓｉｔｅ：Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａ　　　　　—ｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｓｉｚｅｅｆ　ｆｅｃｔｓ［Ｊ］．　　　—　ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１４，１０１：１２１１３２．　　　　　　　—　　［４］ＷｉｓｎｏｍＭＲ．Ｓｉｚｅｅｆｆｅｃｔｓｉｎｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｏｆｆｉｂｒｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ　　　　—　［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９９，５９：１９３７１９５７．　　　　　　　　［５］ＷｉｓｎｏｍＭＲ，ＫａｂｎＢ，ＨａｌｌｅｔＳＲ．Ｓｉｚｅｅｆｆｅｃｔｓｉｎｕｎｎｏｔｃｈｅｄｔｅｎｓｉｌｅ　　　　　　　　　　　ｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌａｎｄｑｕａｓｉ－ｉｓｏｔｍｐｉｃｃａｒｂｏｎ／ｅｐｏｘｙ　—　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅ，２００８，８４：２１２８．　　　　　　　　　　［６］ＬｅｅＪ，ＳｏｕｔｉｓＣ．Ａｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｉｃｋｃａ　ｒｂｏｎｆ—　ｉｂｒｅｅｐｏｘｙｌａｍｉｎａｔｅｓ［Ｊ］．Ｃｏｍｐ　　　　ｏｓｉｔｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　２００７。６７：２０１５－２０２６．［７］Ｌ　　　　　　　　—　ｅｅＪ，ＳｏｕｔｉｓＣ．Ｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｎｏｔｃｈｅｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｃｏｍ　　　　　　　ｐｏｓｉｔｅｌａｍｉｎａｔｅｓ：ｓｐｅｃｉｍｅｎｓｉｚｅｅｆｆｅｃｔｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇ　—　ｙ，２００８，６８：２３５９２３６６．　　［８］ＳｕｔｈｅｒｌａｎｄＬ，ＳｈｅｎｏｉＲ，Ｌ　　　ｅｗｉｓＳ．Ｓｉｚｅａｎｄｓｃａ　　　ｌｅｅｆｆｅｃｔｓｉｎ　　　　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９９，５９：　２０９．２２０．　　——　［９］世界最大太阳能飞机飞抵中国［Ｎ／ＯＬ］．２０１５［２０１５０３３１］．ｈｔ－　　——　ｔｐ：／／ｔｅｃｈ．ｓｉｎａ．ｃｎ／ｓｏｌａｒｉｍｐｕｌｓｅ／ｎｅｗｓ／２０１５－０３３１／ｄｅｔａｉｌｉｃｈｍｉｆ－　ｐｙ３２４４１８１．ｄ．ｈｔｍｌ？ｖｔ＝４＆ｃｉｄ＝１０６７５３．　—　　　［１０］ＤｏｎｎａＤａｗｓｏｎ．Ｓｐｍａｄｔｏｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔａｋｅｓｏｆ　ｆ［Ｎ／ＯＬ］．２０１４　［２０１４．１１－Ｏ１］．　　　　　［１１］Ｓａｎｇｗ￣ｋＳｉｈｎ，ＲａｎＹ．Ｋｉｍ，ＫａｚｕｍａｓａＫａｗａｂｅ，ｅｔａ１．Ｅｘｐｅｒｉ－　　—　　　—　ｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｉｅｓｏｆｔｈｉｎｐｌｙｌａｍｉｎａｔｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｃｉ　　—　ｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７，６７：９９６１００８．　　　［１２］ＪｅｎＣｈｕｎｇＣｈｅｎ，ＣｈｕｅｎＧｕａ　　　　　ｎｇＣｈａｏ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘ－　　　　　　　　　　ｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｆｏｒｄｅｓｉｇｎｏｆａｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｔｏｗｐｎｅｕｍａｔｉｃ　—　ｓｐｒｅａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｃａｎｂｏｎ，２００５，４３：２５１４２５２９．　　［１３］罗云烽，孙永春，段跃新，等．薄层化大丝束碳纤维复合材料—　性能研究［Ｊ］．航空制造技术，２０１０（２０）：７５７８．　　［１４］邓金海．碳纤维复合材料超薄型窄带拉挤成型工艺研究［Ｄ］．　　　天津：天津工业大学，２０１４．　［１５］徐挺，肖军，闫西涛．超声辅助纤维束展纱效果研究［Ｊ］．玻璃　　纤维，２０１５（５）：１Ｏ一１４．　［１６］侯传礼．大丝束碳纤维应用及展纱设备研究进展［Ｊ］．纤维复—　合材料，２０１５，３２（１）：５１５３．　［１７］李蓓蓓，朱家强，李炜．国内外展纱技术及设备研究进展［Ｊ］．　　玻璃钢／复合材料，２０１４（１１）：９１－９５．　［１８］ＳｕｙａｍａＴ，Ｓａ　　　ｎａｄａＫ，ＳｈｉｎｄｏＹ．ＯＳ０６１５Ｉｎｔｅｒｌａｍｉｎａ　　ｒＳｈｅａｒ　　　　　　　　ＳｔｒｅｎｇｔｈａｎｄＳｅｌｆ－ＨｅａｌｉｎｇｏｆＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒ／ＥｐｏｘｙｌａｍｉｎａｔｅｓＦａｂｒｉ－　　—　ｃａｔｅｄｂｙＴｏｗＳｐｒｅａｄｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇ　ｙ［Ｊ］．Ｍ＆Ｍ材料力学力、／７’　　　　了、／灭，２０１２．　［１９］李蓓蓓，高骁，李炜．国内外预浸纱制备技术及质量控制［Ｊ］．　　　　—　材料导报：纳米与新材料专辑，２０１４（２）：１２４１２７．　　　　　　—　［２Ｏ］Ｅ１一ＤｅｓｓｏｕｋｙＨＭ，ＬａｗｒｅｎｃｅＣＡ，ＭｃｇｒａｉｌＴ，ｅｔａ１．ＵｌｔｒａＬｉｇｈｔ　　　　　ＷｅｉｇｈｔＴｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：ＴｏｗＳｐｒｅａｄｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｃ］．Ｅｕｒｏｐｅａ　　　　ｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＣｏｍｐ　　ｏｓｉｔｅＭａｔｅｒ　ｉａｌｓ，２０１２．［２１］Ｇｒ　　ｅｅｎＢＧ，ＷｉｓｎｏｍＭＲ，Ｈａ　　　　ｌｌｅｔＳＲ．Ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　　　　　　　　ｉｎｔｏｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｓｃａｌｉｎｇｏｆｎｏｔｃｈｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｏｓ－　　ｉｔｅｓ：ＰａｒｔＡ，２００７，３８：８６７－８７８．　［２２］ＧｕｉｌｌａｍｅｔＧ，Ｔｕｒ　　　　　　　ｅｎＡ，ＣｏｓｔａＪ，ｅｔａ１．Ｄａｍａｇｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅａｔｅｄｇｅｓ　ｏｆｎｏｎ－－ｃｒ　　ｉｍｐ・－ｆａｂｒｉｃｔ　ｈｉｎ－－ｐｌｙｌａ　　　　　　ｍｉｎａｔｅｓｕｎｄｅｒｏｆｆ－ａｘｉｓｕｎｉａｘｉａｌ　　　ｌｏａｄｉｎｇ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌ，２０１４，９８：４４－５Ｏ．　　　　［２３］ＴｏｍｏｈｉｒｅＹｏｋｏｚｅｋｉ，ＹｕｉｃｈｉｒｅＡｏｋｉ，ＴｏｓｈｉｏＯｇａｓａｗａｒａ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｈａｒａｃｔｅｒ　　　　　　　　　　　　ｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｄａｍａｇｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ－　９８　薄铺层层合复合材料研究进展　　２０１６年８月　　　　　—　ｐｌｙｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ／ｔｏｕｇｈｅｎｅｄｅｐｏｘｙｌａｍｉｎａｔｅｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｔｒｕｃ　ｔｕｒｅｓ，２００８，８２（３）：３８２－３８９．　　　　　　　　—　［２４］ＭｏｏｎＪＢ，ｅｔａ１．ＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｅｎｓｉｌｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＣＦＲＰｃｏｍｐｏｓ　　　　　　　　　　　ｉｔｅｓｕｎｄｅｒＬＥＯｓｐａｃｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｂｙａｐｐｌｙｉｎｇＭＷＮＴｓａｎｄｔｈｉｎ－　　ｐｌｙ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：ＰａｒｔＡ，２０１１，４２：６９４．７０１．　　　　　［２５］ＴｏｍｏｈｉｒｏＹｏｋｏｚｅｋｉ，ＡｋｉｋｏＫｕｒｏｄａ，ＡｋｉｎｏｒｉＹｏｓｈｉｍｕｒａ，ｅｔａ１．Ｄａｍ．　　　　　ａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｎｔｈｉｎ－・ｐｌｙｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌａ　　　　ｍｉｎａｔｅｓｕｎｄｅｒｏｕｔ・・ｏｆ－　　　　ｐｌａｎｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｌｏａｄｉｎｇｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０１０，９３：—　４９５７．　　　　［２６］Ａ．Ａｒｔｅｉｒｏ，Ｇ．Ｃａｔａｌａｎｏｔｔｉ，Ｊ．Ｘａｖｉｅｒ，ｅｔａ１．Ｎｏｔｃｈｅｄｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆ　　　　　　ｎｏｎ－ｃｒｉｍｐｆａｂｒｉｃｔｈｉｎ－ｐｌｙｌａｍｉｎａｔｅｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ—　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１３，７９：９７１１４．　　　　　［２７］ＹａｓｕｈｉｍＮｉｓｈｉｋａｗａ，ＫａｚｕｙａＯｋｕｂｏ，ＴｏｍＦｎｊｉｉ，ｅｔａ１．Ｆａｔｉｇｕｅ　　　　　　　ｃｒａｃｋｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｉｎｐｌａｉｎ・－ｗｏｖｅｎＣＦＲＰｕｓｉｎｇｎｅｗｌｙ・・ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　　　　　ｓｐｒｅａｄｔｏｗｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＦａｔｉｇｕｅ，２００６，２８（１０）：—　ｌ２４８１２５３．　　［２８］Ａ．Ａｒｔｅｉｒｏ，Ｇ．Ｃａｔａｌａｎｏｔｔｉ，ｅｔａ１．Ｌａｒｇｅｄａ　　　—　ｍａｇｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｎｏｎ　　　　　ｃｒｉｍｐｆａｂｒｉｃｔｈｉｎ－ｐｌｙｌａｍｉｎａｔｅｓ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：ＰａｒｔＡ，２０１４，—　６３：１１０１２３．　　　［２９］Ｈ．Ｊｉｌａｎｉ，Ａ．Ｂａｈｒｅｉｎｉｎｅｊａｄ．Ｍ．Ｔ．Ａｈｍａｄｉ．Ａｄａｐｔｉｖｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ　　　　　　ｍｅｓｈｔｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｓｅｌｆ－ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．Ａｄ－　　　　—　ｖａｎｃｅｓｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｆｔｗａｒｅ，２００９，４０：１０９７１１０３．　　　　　　　　［３Ｏ］ＰａＳｕｒｅｓｈＣ，ＮａｔａｒａｊａｎＲ．Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌａｍｉｎａｔｅｄ　　　　　　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｌａｔｅｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｆｏｒＮｕｍｅｒｉｃａｌＭｅｔｈｏｄｓ　　ｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９７９，１４（１）：６９－７９．　　　　　［３１］朱炜矗，许希武．复合材料层合板低速冲击损伤的有限元模拟　［Ｊ］．复合材料学报，２０１０，６（２７）：２００．２０７．　　　　—　［３２］ＹｅＪＱ，ＳｈｅｎｇＨＹ，ＱｉｎＱＨ．Ａｓｔａｔｅｓｐａｃｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｆｏｒｌａｍ　　　　　　　　　　ｉｎａｔｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｆｒｅｅｅｄｇｅｓａｎｄｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｔｒａｎｓｖｅｒｓｅａｎｄ—　　　　ｉｎｐｌａｎｅｌｏａｄｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｕｔｅｒｓａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２００４，（１５／１６）：　１１３１．１１４１．　［３３］樊建平，潘祖兴．对称角铺设层合板层间应力数值分析［Ｊ］．华　—　中科技大学学报，２００７，２３（４）：４８５１．　　　　　　　　　［３４］ＧａｌｌａｇｈｅｒＲＨ，ＬｉｅｎＳ，ＭａｎＳＴ．ＡＰｒｏｃｅｄｕｒｅｆｏｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ　　　　　—　　　ｐｌａｔｅａｎｄｓｈｅｌｌｐｒｅａｎｄｐｏｓｔｂｕｃｋｌｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓ［Ｃ］．ＤａｍｏｎＯｈｉｏ　Ｏｃｔ，１９７１．［３５］Ｍｏｒ　ｉｎＮ．Ｎｏｎｌｉｎｅａ　ｒａｎａ　　　　　ｌｙｓｉｓｏｆｔｈｉｎｓｈｅｌｌｓ［Ｒ］．Ｒ７０．４３ＭＩ　Ｔ，１９７０．　　［３６］邵明．有限元法在复合材料层合板力学性能中的应用研究　　　　［Ｄ］．杭州：浙江大学，２０１３．　　—　　　　　—　［３７］ＮＴａｋａｎｏ，ＹＯｋｕｎｏ．Ｔｈｒｅｅｓｃａｌｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｅｔｅｒｏ　　　　　　　　　　　　　ｇｅｎｅｏｕｓｍｅｄｉａｂｙａｓｙｍｐｔｏｔｉｃｈｏｍｏｇｅｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄｍｅｓｈ　　　　　　ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｌｉｄｓ＆Ｓｔｒｕｃ—　ｔｕｒｅｓ，２００４，４１（１５）：４１２１４１３５．　　　［３８］Ｒ．Ａｍａｃｈｅｒ，Ｊ．Ｃｕｇｎｏｎｉ，Ｊ．Ｂｏｔｓｉｓ．１１１ｉｎｐｌｙｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　　　　　　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｍｏｄｅｌｉｎｇ［Ｃ］．Ｍｏｎｔｒｅａｌ，Ｃａｎａｄａ：Ｔｈｅ１９ｍｉｎ．　　　　　ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１３．　［３９］赵鸿汉．国内外预浸料市场浅析［Ｊ］．纤维复合材料，２０１４（２）：　２１．７４　　　　　　　　　ＰＲ０ＧＲＥＳＳＯＦＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＴＨＩＮ－ＰＬＹＬＡＭＩＮＡＴＥＤＣＯＭＰｏＳＩＴＥＳ　—　—　　　ＨＥＭｉｎｇｃｈａｎｇ，ＨＵＡＮＧＣｈｕｎｆａｎｇ，ＺＨＥＮＧＱｉｎｇ，ＪＵＳｕ　　　　　　　　　　（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　　Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７３，Ｃｈｉｎａ）　　　　　　　　　　—　　　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｂｒｉｅｆｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｎｔｈｉｎ－ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｐｒｅｐｒｅｇｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒａｎｄｔｈｉｎｐｌｙｌａｍｉｎａｔｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗａｓ　　　　　　　　　　　—　　　　　　　ｍａｄｅｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ｗｈｉｃｈｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅｔｈｉｎｔｈｉｃｋｎｅｓｓｐｒｅｐｒｅｇｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒａｎｄｔｈｅ　　　　　　　　　　　　　　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｔｈｉｎ－ｐｌｙｌａｍｉｎａｔｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｌａｍｉｎａｔｅｄ　　　　　　　　　　　　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｔｈｉｎａｎｄｓｔａｎｄａｒｄｔｈｉｃｋｎｅｓｓｐｌｉｅｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｔａｔｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｔｏｕｇｈ－　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｎｅｓｓａｓｗｅｌｌａｓｆａｔｉｇｕｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｐｌｙｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｌａｍｉｎａｔｅｄｃｏｍｐｏｓ．　　　　　　　　　　　　　　　ｉｔｅｗｅｒｅｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｔｒｅｎｄｓａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆｔｈｅｔｈｉｎ・ｐｌｙｌａｍｉｎａｔｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　　　　　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｉｎ－ｐｌｙｐｒｅｐｒｅｇ；ａｒｅａｌｗｅｉｇｈｔ；ｔｏｗ－ｓｐｒｅａｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ；ｌａｍｉｎａｔｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｌ　　｜汹溥豳