1 前言
    航空和航天业的发展促进了纺织复合材料的研究,整体中空层连织物复合材料应运而生。对于这种材料，除要求其具有传统纺织复合材料所具有的高比强度和比刚度、可设计性强、抗疲劳、耐腐蚀性能好以及特殊的电磁性能等独特优点外,还必须尽可能的轻,为坚硬的表面层提供足够的空间^[2]。然而，这两方面的要求（厚度、重量）并不足够。中空本身必须同样具有足够的硬度和强度来承受预设的载荷而不产生过多的变形和破坏。
    整体中空层连织物复合材料的结构如图1所示。此种材料在隔音、防火等方面具有极其优越的性能，中间有比较均匀的空间可实现电缆、电子监控器等的预埋。整体中空层连复合材料在国内发展起步较晚，目前应用空间广，但材料结构只局限于一种。本文设计了两种结构，重点说明结构材料应用的优越性。

       
2 结构设计
2.1 “8”字形结构
    目前比较熟悉的结构为“8”字形结构，如图2所示。结构形式为：接结经纱A与纬纱1交织后，就与下层同样位置的纬纱2交织，从上层自然过渡到下层，在下层与纬纱4交织后开始下个“8”字的循环；接结经纱B同样的从下层与纬纱2交织后引向上层同位置纬纱1。这种结构的交织形式，很好地保证了两根接结经纱都同时与同一根纬纱交织，“8”字的站占互相垂直。该“8”字形结构材料上下层表面组织均采用重平组织，这主要是由于平纹组织交织点数多，结构稳定。另外考虑到减少用纱量以及保证材料的力学性能，终确定采用重平组织。

            
    “8”字形结构材料特点为：接结经纱在空间均匀分布且较为密集，可提供良好的支撑，应力分布也均匀，结构稳定。从结构上可以看出，当材料表面受到破坏时，由于纺织材料的特殊性能，保证了破坏形式不向四周扩散，很好地解决了传统材料在此方面的弱点。
2.2“88”字形结构
    改变结构设计也就是改变芯材的排列及密度。新结构是在“8”字形结构基础上变化而来的“88”字形结构,如图3所示。结构形式为：在“8”字形结构基础上，不改变面板密度与芯材高度，两个“8”字循环后空一个“8”形成一个空间，即“88”字形。当结经纱形成两次接结后，不立刻进入下个“8”字的循环，而是分别在上下层以平纹交织，成“W”固结，空间上明显形成一段空格，芯材同样是呈规律排列，单位面积内芯材个数减少，但接结经纱与上下纬纱交织增加。[-page-]

         
  “88”字形结构材料特点为：①完全具备“8”字形结构材料的特点；②形成了分布均匀且对应于上下层面板的高强度空间，可方便安插物件；③在同样原料的条件下，还可提高材料的面密度，从而使材料具有更加优越的力学性能。
3 力学性能测试
    整体中空层连织物复合材料其力学性能影响因素中的一个重要指标为材料的中空高度。图4所示为材料平拉、平压、剪切强度与中空高度的关系曲线。理论上材料高度在3~50mm范围内可以实现。

                
    试验中试件为同样高度(1cm)，相同面板经纬密的玻璃纤维中空织物复合材料，结构为单8与双8两种，均以环氧树脂复合成型。
3.1 侧拉性能对比
    如图5、6，分别为两种结构材料侧拉实验的位移-载荷图。从材料断面可知两者侧拉的破坏形式一致，大破坏载荷双8字结构高于单8字结构，说明需要较大的载荷才能将双8字结构材料拉断。这主要是由于单8字结构的材料接结经纱在两层面板间接结比“88”字结构密集，而“88”字结构材料接结经纱在与上下层面板间连接每一循环后与面板纬纱平纹交织，从而提高了面板强度。从表1的实验数据可以看出，受力时应力集中于先受力的面板，所以性能多取决于面板强度。

         
3.2 平压性能对比[-page-] 
    从表2可以看出，材料在受平压时，加载于材料面板，芯材亦承受压力并提供支撑。在材料相同面板密度条件下双8比单8少一组接结纱,因而承受压力的能力比单8较差。但考虑在单位面积内具有相同的芯材数目,“88”结构将极大的提高面板的密度，随面板密度的提高，材料力学性能显著提高，所以“88”结构材料抗压性能优于“8”结构。

        
3.3 低速冲击(LVI)性能对比
    整体中空层连复合材料受冲击时，面板承受了绝大多数的能量。如图7所示，在一定能量范围内，芯材不受破坏，超出范围后，也就是面板完全冲破后芯材才开始破碎，且破坏均出现在破坏点处而不向边缘扩散。对于双8结构,接结经纱与面层交织点少,在空隔段承受能力弱。但是,结构依然能提供较好的整体性，破坏不扩散，承受能力相差不大。

          
4 结论
    (1)整体中空层连复合材料采用玻璃纤维为原料,充分利用原料不燃、不腐烂、耐热、拉伸强度高、断裂伸长率小、绝热性和化学稳定性好的优点；
    (2)“88”字结构材料提供了更加大且均匀的预埋空间；
    (3)“88”字结构材料具有更加优越的侧拉性能；
    (4)在单位面积内具有相同芯材密度条件下,“88”字结构材料平压性能、低速冲击性能突出。
                    参考文献
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