王 玉, 焦亚男, 杨 志, 谢军波, 吴 宁*

(1. 天津工业大学 复合材料研究院纺织复合材料教育部重点实验室, 天津 300387;2. 天津工业大学 纺织科学与工程学院, 天津 300387)

纤维增强复合材料因具有高比强度、高比模量和可设计性强等优点而广泛应用于航空航天、汽车、船舶和建筑工程等领域[1-5]. 纤维预制体是复合材料的增强骨架，而纤维束作为预制体的基本单元，在织造成型过程中因受到摩擦、压缩和弯折等导致的力学性能损失率高达5%～30%[6-9]. 其中，由于摩擦导致的性能损失率高达9%～12%[10-13]，因此，对纤维束在织造过程中摩擦磨损规律的研究成为关注的焦点.

目前，纤维束摩擦磨损常用的研究方法有平板抽拔法[14]、绞盘法[15]、旋转往复摩擦法[16-17]及正交线性往复摩擦法[18]等. 尽管研究人员采用不同方法对纤维束摩擦磨损行为进行了大量研究，但纤维束在摩擦磨损过程中的接触机制尚不明确. 因此，杨等[18]借助摩擦磨损试验仪和自制张力可控的摩擦试验夹具，研究了不同预加张力下碳纤维束的摩擦力Ff与接触面积An之间的相关性，证明两者正相关. Peng等[19]研究了碳纤维束摩擦损伤机制，表明纤维束间接触面积的变化是造成其磨损程度变化的主要因素. Cornelissen等[8]解释了平行接触条件下纤维束受到的摩擦力大于垂直接触条件下摩擦力的主要原因是接触面积较大. 基于以上研究结果得出纤维束接触面积是影响摩擦磨损行为的关键因素[20-22].

实际上纤维束接触面积是由若干根……