三维编织复合材料具有整体空间网状的纤维增强结构,完全克服了层合复合材料易分层、厚度方向强度低、损伤扩展快等弱点,能够显著提高复合材料的力学性能。此外,三维编织复合材料在制造复杂造型构件方面独具优势,可以实现材料-结构-性能的一体化设计。两种以上纤维增强同一种基体的混杂纤维复合材料(简称混杂复合材料)可以充分发挥组分材料和基体材料的性能,克服传统复合材料的一些性能弱点,最大限度地满足复合材料的结构、性能设计。混杂纤维复合材料拥有巨大的发展应用空间,正逐渐成为复合材料的重要研究方向之一。将编织纱和轴向纱／六向纱分组采用不同的纤维进行混编,可以充分利用三维编织技术灵活的可设计性,同时,避免了束内合股混杂制备过程中额外产生的对纤维的损伤、束内混杂均匀性不易控制等问题。本课题以碳／芳纶纤维混杂三维编织复合材料为研究对象,设计制备了4种不同混杂结构的复合材料,一方面,分析了混编三维五向和三维六向编织工艺对碳纤维和芳纶纤维拉伸性能的影响,以期优化编织工艺过程,降低材料损伤。另一方面,测试了编织纱选用碳纤维、轴纱／六向纱为芳纶纤维和编织纱选用芳纶纤维、轴纱／六向纱为碳纤维的混杂三维五向和六向编织复合材料的轴向拉伸和冲击后压缩(接近18J冲击能量)性能,初步掌握碳／芳纶纤维混杂三维编织复合材料基本力学性能的混杂效应。三维编织成型前后纤维束的拉伸性能测试表明,编织工艺过程对编织纱的损伤较大,主要是因为编织过程中通过编织纱的不断运动捆绑交织形成整体网状结构,轴纱和六向纱几乎不参与运动,对其性能影响相对较小,且编织过程对碳纤维造成的损伤大于芳纶纤维,碳纤维的强度和模量高于芳纶纤维,呈现脆性破坏,而芳纶纤维的断裂伸长率明显高于碳纤维,呈现典型的韧性破坏特征。采用基于数字图像相关技术(DIC)的ADAMS系统对碳／芳纶纤维混杂三维编织复合材料轴向拉伸性能的测试结果表明,混编方式和编织结构是影响其轴向拉伸性能的重要因素,编织纱选用芳纶纤维、轴纱为碳纤维混编方式2的三维五向编织复合材料的轴向拉伸性能最好。利用Instron和结合DIC系统的岛津材料试验机对碳／芳纶纤维混杂三维编织复合材料的冲击后压缩实验结果表明,冲击能量接近18J能量下,编织纱选用芳纶纤维、轴纱为碳纤维混编方式2的三维五向编织复合材料轴向CAI性能最好,对低速冲击损伤最不敏感,表现出较高的冲击损伤容限。韧性芳纶纤维的加入改变了非混杂碳纤维三维编织环氧复合材料的冲击后压缩破坏模式。