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关键词：三维编织复合材料力学性能测试结构参数
层合复合材料因层的存在而带来力学性能的弱点：如易分层、开裂敏感和损伤扩展快、沿厚度方向的刚度和强度低、冲击韧性和损伤容限水平较低、抗面内剪切强度低等〔1〕。编织结构复合材料是三维编织技术和现代复合材料技术相结合的产物，它与传统复合材料具有较大的区别。它的增强体是具有多轴纤维取向的高度整体化的连续纤维集合体。第一，三维编织复合材料的一个突出特点是提高了沿厚度方向的力学性能；第二，与传统层合复合材料不同，三维编织复合材料由于具有多向纱线构成空间互锁网状结构（高度的整体性），从根本上克服了分层现象，并具有较好的抗冲击韧性能和抗疲劳特性能。第三，三维编织复合材料能够直接成型许多具有复杂形状的结构，为设计和制造净尺寸复合材料部件提供了可能，特别是与RTM 技术的结合，使得其在降低制造成本上具有潜在的优势。由此引起了工程界和学术界的极大关注，并逐渐在航空航天、交通、军工、建筑、医疗和体育器材等领域得到广泛应用。
对纺织结构创建几何模型始于20世纪三四十年代Peirce开创性的工作，之后Hearle,Grosberg, Backer,Hamburger和Platt〔1〕等人在纺织结构力学方面的工作为纺织材料在工程结构上的应用奠定了基础。C.M.Pastore和F.K.Ko〔1〕认为对纺织结构复合材料力学性能的分析取决于对织物性能的分析，这种性能分析需要对纱线的性能、结构、取向以及纤维体积含量等进行量化分析。
自20世纪80年代以来，国内外对三维编织结构复合材料已经进行了大量的研究工作，对编织工艺参数、结构参数和力学性能之间的关系，提出了一些几何模型及相应的数学模型。Ma等〔2〕提出了“纤维互锁胞体模型”，在平行六面体的单元胞体内，将沿四个对角线方向排列的纤维束当作“复合材料杆”来处理，利用应变能原理得到简化的三维复合材料杆系结构力学模型。Yang等〔3〕建立了“纤维倾斜模型”，利用修正的层合理论，将单元胞体简化为4块倾斜的单向层板叠加而成的层板模型。Li,Hammad和EI-Shiekh〔4〕实验研究了预成型的细观结构。Du等〔5〕研究了胞体的几何特征和挤压条件。Wu〔6〕提出了“三细胞模型”，并认为各胞体按体积分数所占不同比例来进行刚度矩阵的叠和。Wang等〔7〕研究了预成型中纤维束结构的拓扑性，提出了3种基本单元胞体：内部胞体、表面胞体和边角胞体。Mohajerjasbi〔8〕进一步发展了该模型，并进行了试验验证。李嘉禄〔9〕和孙慧玉〔10〕〔11〕等也对三维编织复合材料进行了试验研究。
拉伸和压缩性能是复合材料常规性能的试验。由于三维编织复合材料力学性能受多种因素的影响。对于编织结构复合材料来说，决定其性能的主要是其结构参数，而哪些参数的影响显著，还需要进行大量的研究工作。本工作对1×1四步法方型三维编织复合材料进行了拉伸和压缩等项目的测试，在三维编织复合材料结构参数对其力学性能的影响方面作了一些工作。为该材料的理论和破坏行为的研究奠定了一定的基础。
