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三维机织复合材料因其结构整体性能好，层间性能优，制备成本低等突出优点，广泛应用于航空航天，国防等重要领域。但传统的三维机织复合材料中面内仅有沿0°方向和90°方向的纱线，导致其面内剪切性能相对薄弱，而不能应用于如接头腹板、扭转舵轴等对剪切性能要求较高的复合材料结构件中。通过在三维机织结构中引入斜向纱，可大大改善其抗剪抗扭性能。
本文围绕多层多向层联机织复合材料的制备、细观结构、力学行为以及弹性性能预报等开展了研究工作。首先，通过分析多层多向三维织机纱锭的运动规律，采用改变主体纱的排列，斜向纱运动的方式，设计了6种多层多向层联机织结构和1种衬经角联机织结构的织造工艺。完成了7种不同结构的三维机织物的织造，并通过树脂传递模塑(Resin Transfer Molding，RTM)复合成型工艺对各结构织物进行复合，制备了多层多向层联机织复合材料和衬经角联机织复合材料。
其次，使用Micro-CT对复合材料的内部结构进行了观测，基于观测结果分析了其细观结构，并假设纬纱截面呈双凸透镜状，衬经纱和斜向纱截面呈矩形状，接结经纱的截面形状会随着纱层的变化而变化。确定了纱线间的几何关系，建立了几何单胞模型，该模型准确有效，根据模型计算出的材料厚度及材料纤维体积含量与实际值吻合较好。
此外，利用非接触式全场应变测量系统和动态电阻应变采集仪对7种不同结构的复合材料进行了经、纬两个方向的拉伸、压缩和面内剪切性能的实验研究。分析了其应力-应变曲线和断口形貌，讨论了其失效机制，对比分析了斜向纱的引入和斜向纱的位置、含量及角度变化对其复合材料力学性能的影响，结果表明：7种复合材料在经、纬向的应力-应变曲线均表现出非线性特征，在经、纬向的破坏断口形貌差异较大。此外，斜向纱的引入会降低复合材料的拉伸和压缩性能，并会随着斜向纱角度（与0°方向夹角）和体积含量的增大性能逐渐降低，斜向纱位置变化会影响承载纤维的分布，承载纤维分布相对集中对力学性能有利。同时，斜向纱会增强复合材料的面内剪切性能，本次研究中SY04表现出的面内剪切性能最好，剪切强度达到了180MPa，剪切模量达到了17GPa。
最后，基于所建立的单胞模型，利用ANSYS软件对其弹性性能进行了预报，预报结果与实验结果吻合较好，验证了分析模型的有效性。
本文围绕多层多向层联机织复合材料的制备、细观结构、力学行为以及弹性性能预报等开展了研究工作。首先，通过分析多层多向三维织机纱锭的运动规律，采用改变主体纱的排列，斜向纱运动的方式，设计了6种多层多向层联机织结构和1种衬经角联机织结构的织造工艺。完成了7种不同结构的三维机织物的织造，并通过树脂传递模塑(Resin Transfer Molding，RTM)复合成型工艺对各结构织物进行复合，制备了多层多向层联机织复合材料和衬经角联机织复合材料。
其次，使用Micro-CT对复合材料的内部结构进行了观测，基于观测结果分析了其细观结构，并假设纬纱截面呈双凸透镜状，衬经纱和斜向纱截面呈矩形状，接结经纱的截面形状会随着纱层的变化而变化。确定了纱线间的几何关系，建立了几何单胞模型，该模型准确有效，根据模型计算出的材料厚度及材料纤维体积含量与实际值吻合较好。
此外，利用非接触式全场应变测量系统和动态电阻应变采集仪对7种不同结构的复合材料进行了经、纬两个方向的拉伸、压缩和面内剪切性能的实验研究。分析了其应力-应变曲线和断口形貌，讨论了其失效机制，对比分析了斜向纱的引入和斜向纱的位置、含量及角度变化对其复合材料力学性能的影响，结果表明：7种复合材料在经、纬向的应力-应变曲线均表现出非线性特征，在经、纬向的破坏断口形貌差异较大。此外，斜向纱的引入会降低复合材料的拉伸和压缩性能，并会随着斜向纱角度（与0°方向夹角）和体积含量的增大性能逐渐降低，斜向纱位置变化会影响承载纤维的分布，承载纤维分布相对集中对力学性能有利。同时，斜向纱会增强复合材料的面内剪切性能，本次研究中SY04表现出的面内剪切性能最好，剪切强度达到了180MPa，剪切模量达到了17GPa。
最后，基于所建立的单胞模型，利用ANSYS软件对其弹性性能进行了预报，预报结果与实验结果吻合较好，验证了分析模型的有效性。