2D編織混雜復(fù)合材料圓管壓縮和彎曲性能研究

馬小菲，張國利，朱有欣，陳光偉

（天津工業(yè)大學(xué)先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300387）

2D編織混雜復(fù)合材料圓管壓縮和彎曲性能研究

馬小菲，張國利，朱有欣，陳光偉

（天津工業(yè)大學(xué)先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300387）

通過玻璃/芳綸混雜纖維復(fù)合材料圓管的軸向靜態(tài)壓縮和三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，分析了復(fù)合材料圓管的壓縮及彎曲性能，探討了編織角和纖維混雜比對(duì)復(fù)合材料圓管壓縮及彎曲性能的影響，并對(duì)其破壞形式進(jìn)行了分析.結(jié)果表明：當(dāng)編織角分別為30°、45°和60°時(shí)，玻璃/芳綸混雜比為1:1時(shí)圓管的壓縮強(qiáng)度最低，圓管2G/2K-60的壓縮強(qiáng)度最低為58.4 MPa，比純玻璃纖維圓管G-60降低了約31.7%；另外，在相同編織角下，玻璃/芳綸混雜比為1:3時(shí)圓管的彎曲強(qiáng)度最高，復(fù)合材料圓管G/3K-30具有最好的彎曲性能；當(dāng)玻璃/芳綸混雜比分別為3:1、1:1和1:3時(shí)，編織角越小，圓管的壓縮強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度越大.可見，復(fù)合材料圓管的壓縮和彎曲破壞機(jī)理與纖維混雜比及編織工藝參數(shù)有關(guān).

復(fù)合材料；2D編織管；混編；壓縮強(qiáng)度；彎曲強(qiáng)度

復(fù)合材料圓管以其輕質(zhì)高強(qiáng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好而在工程結(jié)構(gòu)中有著廣泛的應(yīng)用.它是一種受力形式合理的結(jié)構(gòu)元件，在使用過程中易受壓縮和彎曲加載，此時(shí)圓管的壓縮性能和彎曲性能對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力和使用壽命就顯得尤為重要，因此對(duì)復(fù)合材料圓管的壓縮和彎曲性能的研究無疑具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值[1-2].目前，對(duì)于復(fù)合材料圓管的研究很多.常用的復(fù)合材料圓管的制備方法有鋪層、纏繞以及編織等[3-7].杜剛等[8]研究了復(fù)合材料圓管端部加纏碳纖維對(duì)其軸壓性能的影響，發(fā)現(xiàn)在軸壓載荷作用下，端部加強(qiáng)能減小圓管的徑向變形，并能更好地傳遞載荷，對(duì)提高復(fù)合材料圓管的壓縮性能有利.Potluri[9]研究了具有不同編織層數(shù)和編織角的雙軸和三軸編織復(fù)合材料圓管的彎曲和扭轉(zhuǎn)性能，并建立了理論方法且將其和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比.Jitendra等[10]研究了不同編織角（25°、30°和 45°）對(duì)二維編織復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)隨著編織角增加，材料的拉伸強(qiáng)度、模量和泊松比明顯降低.隨著復(fù)合材料的應(yīng)用越來越廣泛，混雜纖維復(fù)合材料受到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注.玻璃纖維彈性模量較低，但與樹脂的浸透性好，且價(jià)格低廉.芳綸纖維具有拉伸強(qiáng)度、模量高以及優(yōu)良的抗沖擊和抗疲勞性能，但其價(jià)格較貴.將玻璃纖維和芳綸纖維混雜后，不僅可以降低材料成本，還可以使材料產(chǎn)生混雜效應(yīng)，提高材料的性能和使用范圍.許多研究者針對(duì)混雜復(fù)合材料的性能也提出了很多實(shí)驗(yàn)方法和理論研究[11-13].本文采用二維編織技術(shù)制備了玻璃/芳綸混編圓管，并對(duì)其增強(qiáng)復(fù)合材料圓管進(jìn)行了壓縮和彎曲試驗(yàn)，研究了編織角和纖維混雜比例對(duì)復(fù)合材料圓管壓縮性能和彎曲性能的影響，為混雜纖維增強(qiáng)復(fù)合材料圓管的進(jìn)一步應(yīng)用奠定基礎(chǔ).

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

實(shí)驗(yàn)采用的原材料為JL-236高強(qiáng)度環(huán)氧樹脂（拉伸強(qiáng)度：75 MPa，拉伸模量：2 600 MPa，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：80 ℃，密度：0.98 g/cm3）、南京玻璃纖維研究院生產(chǎn)的玻璃纖維和DuPont公司生產(chǎn)的的Kevlar49，其材料性如見表1所示.

表1 纖維性能參數(shù)表Tab.1 Fiber parameters of composite pipes

1.2 編織參數(shù)及纖維混雜比

1.2.1 編織角大小及纖維體積含量分析

編織時(shí)采用成型編織工藝，即將紗線編在具有一定形狀的芯模上，形成一個(gè)交叉網(wǎng)狀的復(fù)合材料預(yù)制件.芯模為直徑32 mm、長500 mm的圓棒.編織角是指紗線相互交織時(shí)和織物成型方向形成的夾角，是編織結(jié)構(gòu)中重要的幾何參數(shù).本實(shí)驗(yàn)中采用64錠二維編織機(jī)進(jìn)行編織，編織角設(shè)定為30°、45°和60°.

混雜圓管中2種纖維的混雜比為紗線根數(shù)之比，其纖維體積分?jǐn)?shù)不僅與混雜比有關(guān)，而且還取決于紗線的密度和線密度.因此，有必要對(duì)混雜后的纖維體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析，以更好地分析其力學(xué)性能.

二維編織中紗線在圓管周向形成了大量的組織循環(huán)，編織結(jié)構(gòu)為2×2編織結(jié)構(gòu).在編織過程中，一半的攜紗器沿順時(shí)針方向移動(dòng)，另一半攜紗器沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng).在此基礎(chǔ)上建立分析編織幾何結(jié)構(gòu)的單胞模型，如圖1所示.

圖1 編織單胞Fig.1 Braid unit cell

圖1（a）為圓管表面的編織結(jié)構(gòu)示意圖，圖1（b）為單個(gè)組織循環(huán)的幾何結(jié)構(gòu)示意圖.根據(jù)圖1（b）的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行編織圓管纖維體積含量的計(jì)算.

編織圓管沿周向被分成N/4個(gè)組織循環(huán)，N為攜紗器的數(shù)目.

單胞的寬度為w

ABCD代表一個(gè)單胞，單胞內(nèi)紗線的長度為L，BC為單胞ABCD的邊長，

單胞內(nèi)紗線的質(zhì)量為m，玻璃纖維和芳綸纖維的混雜比為n，則：

單胞內(nèi)纖維的體積v為

單胞的體積為v1，則

由以上方程可得到纖維體積含量為

式中：R為芯軸半徑；α為編織角；ρc、ρk分別為玻璃、芳綸紗線密度（g/cm3）；Tc、Tk分別為玻璃、芳綸紗線的線密度（tex）；t為復(fù)合材料厚度（mm）；（1+Z）為由于紗線交織產(chǎn)生卷曲的緊密因數(shù)，一般情況下，1≤1+Z≤2，本文中Z取0.2.

1.2.2 玻璃/芳綸纖維混雜比

玻璃纖維和芳綸纖維按體積比3:1、1:1和1:3進(jìn)行混雜，編織時(shí)將玻璃纖維和芳綸纖維纏繞的紗管按設(shè)定的比例分別在錠子上進(jìn)行放置，不同體積比形成的織物紗線結(jié)構(gòu)如圖2所示.

圖2 不同混雜比對(duì)應(yīng)的織物紗線結(jié)構(gòu)（灰色-芳綸紗，白色-玻璃紗）Fig.2 Fabric yarn structure with different hybrid ratioes

1.3 圓管試樣制備

復(fù)合材料圓管的制備過程：首先在芯模上編織一層織物，然后在織物上涂覆樹脂，隨后進(jìn)行下一層的編織，每編織一層涂覆一次樹脂，總共編織6層，編織完成后將其放入烘箱進(jìn)行固化，固化條件為50℃/3 h→100℃/4 h冷卻至室溫.每個(gè)圓管試件的長度、外徑均為500 mm、36 mm.圓管編織參數(shù)如表2所示，加工完成的試件如圖3所示.

圖3 編織復(fù)合材料圓管試件Fig.3 Specimen of braided composite pipe

1.4 壓縮實(shí)驗(yàn)

本研究參照GB/T5350-2005《纖維增強(qiáng)熱固性塑料管軸向壓縮性能試驗(yàn)方法》.依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)在圓管上裁取高度為30 mm的壓縮試件5個(gè).試驗(yàn)在島津AG-250KNE型萬能材料試驗(yàn)機(jī)上完成，加載速率為2 mm/min.

表2 試件編織參數(shù)Tab.2 Structure parameters of composite pipes

1.5 三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)

圓管彎曲實(shí)驗(yàn)采用三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示.

圖4 三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)裝置Fig.4 Test device of three-point bending

參照GB/T 1449-2005《纖維增強(qiáng)塑料彎曲性能試驗(yàn)方法》.對(duì)于復(fù)合材料薄壁圓管，若采用常用的實(shí)驗(yàn)裝置，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中和擠壓破壞，會(huì)降低試件的彎曲剛度和強(qiáng)度，因此需加輔助裝置，將壓頭和支座的支點(diǎn)處設(shè)計(jì)成加一倒角的半圓環(huán)做過渡裝置，如圖4（a）所示，壓頭和支座為Φ36 mm的半圓.

圓管彎曲試驗(yàn)樣品長度為350 mm，跨距L為300 mm.彎曲實(shí)驗(yàn)可在島津AG-250 KN試驗(yàn)機(jī)上完成，如圖4（b）所示，每種樣品實(shí)驗(yàn)數(shù)量為3個(gè).復(fù)合材料圓管的彎曲強(qiáng)度和模量是按復(fù)合材料力學(xué)的方法進(jìn)行計(jì)算，彎曲強(qiáng)度σ和彎曲模量E的計(jì)算式為

式中：PB為破壞載荷；l為跨距；f為試樣對(duì)應(yīng)P的跨中撓度；D為圓管外徑；d為圓管內(nèi)徑.

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合材料圓管的壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

圖5給出了各個(gè)圓管試樣壓縮試驗(yàn)的載荷-位移曲線.

圖5 圓管試件載荷-位移曲線Fig.5 Load-displacement curves of compression

從圖5中可以看出：①在圓管達(dá)到壓縮破壞前，載荷-位移曲線基本呈線性狀態(tài)；②對(duì)于混編圓管，當(dāng)編織角較大時(shí)，圓管在達(dá)到最大載荷后曲線呈較平緩的下降趨勢(shì)，失效后強(qiáng)度退化變得緩慢，說明圓管的強(qiáng)度保留率較好.

圖6和圖7分別給出了各復(fù)合材料圓管的平均壓縮強(qiáng)度和模量.

圖6 復(fù)合材料圓管平均壓縮強(qiáng)度Fig.6 Average compression strength of composite pipe

圖7 復(fù)合材料圓管平均壓縮模量Fig.7 Average compression modulus of composite pipe

從圖6和圖7中可以看出：①對(duì)于混雜比相同的復(fù)合材料圓管，編織角越小，圓管的壓縮強(qiáng)度和模量越大：G-60型圓管比G-30型圓管壓縮強(qiáng)度降低了約27%，2G/2K-60型圓管比2G/2K-30型圓管壓縮強(qiáng)度降低了約22%.這是由于編織的復(fù)合材料管中纖維方向與管的軸向取向較好，壓縮時(shí)大部分的載荷由纖維方向承載，此時(shí)復(fù)合材料管具有高強(qiáng)度和高模量，大大增強(qiáng)了管抵抗軸向變形的能力.隨著編織角度的增大，纖維方向受到的分力減小，纖維橫向受到的載荷增大.由于纖維在縱向（纖維方向）的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于纖維橫向強(qiáng)度導(dǎo)致纖維在較小壓縮載荷時(shí)發(fā)生斷裂.所以隨編織角度的增大，復(fù)合材料管的壓縮強(qiáng)度逐漸減小.另外，對(duì)于混雜比為3:1、1:1、1:3的混編圓管，編織角為45°時(shí)，圓管的壓縮模量較低.②當(dāng)編織角相同時(shí)，隨芳綸纖維含量增加，圓管壓縮強(qiáng)度先降低后增加：當(dāng)編織角為 30°時(shí)，混雜比為 3:1、1:1、1:3 時(shí)混編圓管的壓縮強(qiáng)度比純玻璃圓管壓縮強(qiáng)度分別降低了約19.6%、30.7%、25.5%，混雜比為1:1時(shí)圓管壓縮強(qiáng)度最低，且混編圓管壓縮強(qiáng)度均小于純玻璃纖維圓管的壓縮強(qiáng)度.從中可以看出，在純玻璃圓管中加入芳綸纖維會(huì)明顯降低圓管的壓縮強(qiáng)度，這和芳綸纖維壓縮性能較差有關(guān).

2.2 彎曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 編織角對(duì)復(fù)合材料圓管彎曲性能的影響

圖8給出了圓管三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)的載荷-位移曲線.

儲(chǔ)能式螺柱焊焊接需要將設(shè)置好的能量額度沖入電容內(nèi)，隨后焊接時(shí)，能量從電容中一次性全部釋放，用于焊接，焊接時(shí)間為1-5毫秒。儲(chǔ)能式螺柱焊的焊接能力有限，一般運(yùn)用于焊接直徑3-10毫米的螺柱。

圖8 三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)載荷-位移曲線Fig.8 Load-displacement curve of three-point bending

由圖8可見，在應(yīng)力水平達(dá)80%前線性很好，以后稍有偏離.當(dāng)纖維混雜比一定時(shí)，載荷位移曲線隨編織角的增大逐漸下移.對(duì)編織角較大的材料，在達(dá)到最大載荷前，曲線表現(xiàn)出較明顯的非線性.另外，當(dāng)載荷超過材料的最大載荷時(shí)，材料并沒有像脆性材料那樣立刻斷裂，而是出現(xiàn)一定程度的卸載，表明了試件損傷破壞的積累過程.從圖中還可以看出，在純玻璃圓管中加入芳綸纖維后，這種現(xiàn)象更明顯.這說明加入芳綸纖維后圓管的彎曲韌性明顯增大.

根據(jù)公式（1）和（2）計(jì)算復(fù)合材料圓管的彎曲強(qiáng)度和模量，復(fù)合材料圓管平均彎曲強(qiáng)度和模量如圖9和圖10所示.

從圖9中可看出：當(dāng)混雜比一定時(shí)，編織角越小，圓管的彎曲強(qiáng)度越大.混雜比為1:3時(shí)，G/3K-30型圓管的彎曲強(qiáng)度高達(dá)103.5 MPa，比G/3K-60型圓管彎曲強(qiáng)度提高了約45%.對(duì)于圓管的平均彎曲模量，從圖10中可看出，純玻璃纖維圓管和玻璃纖維和芳綸混雜比為1:1和1:3時(shí)，隨編織角增加，圓管的彎曲模量依次降低；對(duì)于混雜比為3:1時(shí)的混編圓管，編織角為45°時(shí)圓管的彎曲模量最小，且3G/K-45型圓管的彎曲模量僅為0.88 GPa，比3G/K-60圓管的模量降低了約23.4%，這可能和3G/K-60圓管的纖維體積含量較大有關(guān).

圖9 復(fù)合材料圓管平均彎曲強(qiáng)度Fig.9 Average bending strength of composite pipe

圖10 復(fù)合材料圓管平均彎曲模量Fig.10 Average bending modulus of composite pipe

2.2.2 混雜比對(duì)復(fù)合材料圓管彎曲性能的影響

混雜比對(duì)復(fù)合材料圓管彎曲性能有重要影響.樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在受載時(shí)，纖維承擔(dān)了較大的載荷，材料破壞主要由纖維斷裂引起.由于玻璃纖維的斷裂應(yīng)變小于芳綸纖維的斷裂應(yīng)變，使用位移加載時(shí)，玻璃纖維先于芳綸纖維斷裂，斷裂的玻纖周圍還存在沒有達(dá)到斷裂伸長的芳綸纖維，樹脂的存在使玻璃纖維與芳綸纖維間存在一定的包圍粘接，因此已斷的玻璃纖維束仍有部分的承載能力，同時(shí)，混雜復(fù)合材料圓管中未斷裂的芳綸纖維可繼續(xù)承載.

3 破壞模式與機(jī)理分析

3.1 壓縮破壞模式與機(jī)理分析

在實(shí)驗(yàn)過程中，隨著加載進(jìn)行，復(fù)合材料圓管的徑向尺寸變大，且加載面的尺寸大于另一端的尺寸大小，一般在圓管內(nèi)部產(chǎn)生壓裂破壞.

各組試件壓縮后的破壞模式在宏觀上表現(xiàn)為2種基本的破壞模式：局部屈曲和劈裂破壞，如圖11所示.

圖11 復(fù)合材料圓管的壓縮破壞形式Fig.11 Compression failure modes of composite pipe

圖11（a）為局部屈曲破壞模式，是指圓管在壓縮過程中，纖維束在某些區(qū)域發(fā)生屈曲，使基體擠壓和剪切，然后基體發(fā)生斷裂，隨著屈曲變形的增大，纖維受到很大的拉伸變形而斷裂，導(dǎo)致圓管表面產(chǎn)生褶皺，但由于剩余其他纖維的支撐，圓管破壞后整體仍保持完整性.在圓管試件中這種破壞模式占大多數(shù)，主要發(fā)生在除 2G/2K-60、G/3K-60、G/3K-45外的其他圓管中.

圖11（b）為劈裂破壞模式，其特點(diǎn)是在壓縮過程中由于載荷迅速增大而導(dǎo)致裂紋迅速擴(kuò)展，從而引起樣品的突然破壞.裂縫沿纖維編織方向擴(kuò)展，基體破壞，部分纖維斷裂，在試件表面產(chǎn)生劈裂破壞現(xiàn)象.2G/2K-60、G/3K-60和G/3K-45圓管屬于劈裂破壞模式.這是由于在壓縮初期載荷急劇增大，加之試件的內(nèi)部缺陷導(dǎo)致裂紋迅速擴(kuò)展，初始的主要能量耗散方式就是有限的幾個(gè)裂紋擴(kuò)展，從而引起試件突然破壞.

不同混雜比的復(fù)合材料圓管壓縮破壞現(xiàn)象也有所不同.對(duì)于純玻璃纖維圓管，如圖11（c）所示，在壓縮過程中由于纖維可能受到彎曲、局部屈曲以及橫向剪切力而導(dǎo)致圓管內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生許多小裂紋，且向各個(gè)方向不斷擴(kuò)展，在圓管內(nèi)部和外部沿圓管軸向編織角方向有明顯的裂痕，脆性破壞明顯.對(duì)于混雜比3:1的復(fù)合材料圓管3G/K-30，如圖11（d）所示，由于圓管中存在的芳綸纖維，隨著加載進(jìn)行，玻璃纖維由于橫向剪切斷裂，芳綸纖維產(chǎn)生屈曲.由于芳綸纖維屈曲變形的影響，破壞后的混雜圓管并沒有表現(xiàn)出如純玻璃纖維圓管那樣明顯的脆性破壞.而對(duì)于芳綸含量較高的圓管G/3K-30，圓管表面的褶皺較圓管3G/K-30更加明顯，這和芳綸纖維大的延展性和變形能力有關(guān).

3.2 彎曲破壞模式與機(jī)理分析

復(fù)合材料圓管彎曲受力時(shí)主要承受拉、壓2種應(yīng)力狀態(tài)，上表面受壓，下表面受拉，本實(shí)驗(yàn)中圓管的彎曲失效主要是由于上表面受壓導(dǎo)致的破壞.

圓管在彎曲破壞時(shí)有2種失效模式：第1種，彎曲時(shí)頂部受壓縮沿編織角方向發(fā)生分層破壞；第2種，彎曲時(shí)頂部受壓縮產(chǎn)生壓縮破壞.

圖12為不同試件的彎曲破壞照片，對(duì)于純玻璃纖維圓管如G-60，圓管上表面纖維和基體斷裂，有明顯彎曲折痕，沿編織角度方向發(fā)生分層破壞，下表面受拉但沒有產(chǎn)生破壞，圓管表現(xiàn)為明顯的脆性破壞.

圖12 彎曲破壞后的復(fù)合材料圓管試件Fig.12 Bending failure modes of composite pipe

當(dāng)玻璃纖維和芳綸纖維混雜比為3:1時(shí)，圓管彎曲破壞模式與純玻璃纖維圓管相似，均為沿編織角度方向發(fā)生分層破壞，脆性破壞不如純玻璃纖維圓管明顯.由于芳綸纖維大的延展性和變形性，隨芳綸含量增加，2G/2K-60、G/3K-45和G/3K-60這3種圓管在受壓側(cè)產(chǎn)生了嚴(yán)重的皺折現(xiàn)象，材料沒有表現(xiàn)出明顯的脆性斷裂，在彎曲變形下材料的韌性較好.2G/2K-30、2G/2K-45和G/3K-30這3種圓管彎曲破壞時(shí)頂部發(fā)生壓縮破壞，在受拉面（下表面）上沿軸向出現(xiàn)許多顏色明顯變淺的拉痕，裂紋的擴(kuò)展沿圓管軸向表現(xiàn)出規(guī)律性，但未發(fā)生完全斷裂.

4 結(jié)論

通過對(duì)二維混編復(fù)合材料圓管的壓縮和彎曲實(shí)驗(yàn)，得到如下結(jié)論：

（1）當(dāng)編織角相同時(shí)，玻璃/芳綸混雜比為1:1時(shí)圓管的壓縮強(qiáng)度最低；對(duì)于混雜比相同的混編圓管，編織角為45°時(shí)圓管的壓縮模量最低.

（2）圓管編織角相同時(shí)，隨芳綸含量增加，圓管的彎曲強(qiáng)度先降低后增加，混雜比為1:3時(shí)圓管的彎曲強(qiáng)度最高，G/3K-30復(fù)合材料圓管的彎曲性能最好.

（3）圓管編織角為30°時(shí)，隨芳綸含量增加，圓管的彎曲模量逐漸增加；當(dāng)編織角分別為45°和60°時(shí)，隨芳綸含量增加，圓管彎曲模量先降低后增加，玻璃/芳綸混雜比為3:1時(shí)圓管的彎曲模量最低.

（4）純玻璃纖維復(fù)合材料圓管的壓縮和彎曲脆性破壞較混編圓管明顯，壓縮破壞模式主要為局部屈曲和劈裂破壞；彎曲破壞時(shí)主要是由上表面受壓產(chǎn)生的分層破壞和壓縮破壞.

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Investigation of compression and flexural performance of 2D braided hybrid composite pipe

MA Xiao-fei，ZHANG Guo-li，ZHU You-xin，CHEN Guang-wei
（Key Laboratory of Advanced Textile Composite Materials of Ministry of Education，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China）

Quasi-static axial compression and three point bending tests are performed to study the compression and flexural performance of glass/kevlar hybrid composite pipe.The effect of braiding angle and fiber hybrid ratio on the compression and flexural performance of composite pipe are investigated and the fracture features are also analyzed.It is found that when the braiding angle is 30°， 45°and 60°respectively， the compression strength of composite pipe with glass/kevlar hybrid ratio 1:1 is the lowest.The compression strength of 2G/2K-60 is 58.4 MPa， it decreases about 31.7%compared with pure glass fiber pipe G-60.In addition， with the same braiding angle，the bending strength of the tube is the highest with glass/kevlar hybrid ratio 1:3.The tube G/3K-30 has the best bending performance.When glass/kevlar hybrid ratio is 3:1， 1:1 and 1:3 respectively， the smaller braiding angle is，the bigger compression strength and bending strength will be.It is found that the fiber hybrid ratio and braiding parameters have an important influence on the compression and flexural failure mechanism of composite pipe.

composite；2D braided pipe；hybrid；compression strength；bending strength

TB332

A

1671-024X（2014）03-0017-07

2013-12-18

國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）項(xiàng)目（2012AA03A201）；教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（211007）；天津市高等學(xué)?？萍及l(fā)展基金計(jì)劃項(xiàng)目（2012ZD02)

馬小菲（1987—），女，碩士研究生.

張國利（1964—），男，研究員，碩士生導(dǎo)師.E-mail：guolizhang@tjpu.edu.cn