摘要：本研究制備了三種不同3D層間互鎖（LTL）編織復(fù)合材料，分別為斜紋結(jié)構(gòu)（TS）、緞紋結(jié)構(gòu)（SS）和加填紗斜紋結(jié)構(gòu)（STS）。通過落錘沖擊試驗評估了這些復(fù)合材料的低速沖擊（LVI）抗性，分析了紗線交織對復(fù)合材料宏觀機械行為的影響。此外，采用3D輪廓儀和微計算機斷層掃描（CT）檢查了沖擊損傷機制。結(jié)果表明，SS中較長的浮動紗線導(dǎo)致基體壓潰載荷增加11.72%，峰值載荷上升6.82%，吸收彈性能量減少11.51%，相較于TS。STS中加入填紗使赫茲失效載荷提高16.51%，持續(xù)接觸時間減少19.53%，最大位移降低17.32%，相較于TS。TS因其密集的紗線交織展現(xiàn)出優(yōu)異的抗沖擊性能，有效分散沖擊載荷。相比之下，SS因浮動紗線較長且交織點較少，利于能量耗散，但更易產(chǎn)生應(yīng)力集中。STS中填紗的添加顯著改善了層間結(jié)合和整體抗沖擊性能，特別是在層間剪切強度和能量吸收效率方面。
結(jié)論：本研究對TS、SS和STS試樣的低速沖擊（LVI）響應(yīng)進行了比較分析，并通過3D輪廓儀和微CT測試對其損傷機制進行了定量評估。全面的實驗研究得出以下關(guān)鍵結(jié)論：
（1）3D層間互鎖編織復(fù)合材料的低速沖擊（LVI）響應(yīng)曲線可分為三個不同階段和四個關(guān)鍵點：基體壓潰點、赫茲失效點、峰值載荷點和最大能量耗散點（對應(yīng)最大位移）。載荷-時間、載荷-位移和能量-時間曲線在三種織物結(jié)構(gòu)間差異顯著，這些差異歸因于紗線交織模式的差異。
（2）所有試樣受沖擊側(cè)的宏觀表面損傷呈十字形模式，主要特征為試樣壓縮引起的凹痕，隨后從凹痕處產(chǎn)生基體裂紋。在非沖擊側(cè)，損傷呈橢圓形，表現(xiàn)為斷裂、分裂、承力纖維的基體裂紋以及損傷區(qū)域內(nèi)基體與纖維的層間剝離。
（3）編織模式對復(fù)合材料內(nèi)部應(yīng)力分布有重要影響。TS復(fù)雜的交織結(jié)構(gòu)通過有效分散應(yīng)力，促進更均勻的應(yīng)力分布。相比之下，SS較長的浮動紗線導(dǎo)致局部應(yīng)力集中，形成高應(yīng)力脆弱區(qū)域。STS通過加入填紗增強層間應(yīng)力傳遞，改善材料在層間更均勻地分布應(yīng)力的能力。
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