機(jī)針運(yùn)行方式對(duì)縫合復(fù)合材料拉伸性能的影響

徐 溫，焦亞男，毛麗賀

（1.天津工業(yè)大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院，天津300387；2.天津工業(yè)大學(xué)先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300387)

0 引言

碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料具有質(zhì)輕、高強(qiáng)、高模、強(qiáng)耐腐蝕性、強(qiáng)耐疲勞性及強(qiáng)可設(shè)計(jì)性等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在航空航天、船舶海洋、建筑橋梁、醫(yī)療器械、體育器械等領(lǐng)域[1-5]。傳統(tǒng)復(fù)合材料層合板具有二維結(jié)構(gòu)特性，靠樹(shù)脂與增強(qiáng)材料間的界面粘結(jié)作用形成整體結(jié)構(gòu)。因此，層合板具有層間斷裂韌性差、損傷容限低的特點(diǎn)，使層合板的應(yīng)用受到限制。改善層合板層間性能的方法主要有提高基體的韌性[6]、提高增強(qiáng)纖維與基體間的界面性能[7]、短纖維[8]或納米顆粒[9]層間增強(qiáng)及在厚度方向引入增強(qiáng)結(jié)構(gòu)等。厚度方向引入增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法有三維紡織技術(shù)（三維編織[10]、三維機(jī)織[11])、三維縫合[12]、Z-pin增強(qiáng)技術(shù)[13]等。三維紡織技術(shù)在加工形狀復(fù)雜制件時(shí)存在困難，織造工序較為復(fù)雜，制備周期長(zhǎng)，成本較高，多用于制造導(dǎo)彈鼻錐和發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、彈道導(dǎo)彈、裝甲面板等。Z-pin技術(shù)需要預(yù)先制備金屬Z-pin或Z向纖維柱，設(shè)計(jì)靈活性較縫合技術(shù)差。與未植入Z-pin的復(fù)合材料相比，Z-pin復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度分別降低了40%和33%[14]。另外，Mouritz等[15]發(fā)現(xiàn)，Z-pins與周圍基體間產(chǎn)生熱殘余應(yīng)力，導(dǎo)致Z-pins脫粘，纖維膨脹，纖維體積分?jǐn)?shù)下降。縫合技術(shù)沿傳統(tǒng)二維預(yù)制體厚度方向引入縫合線，不僅具有易適用性和生產(chǎn)靈活性，還提供了材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)完整性和厚度方向增強(qiáng)性[16-17]。

雖然縫合技術(shù)可以改善復(fù)合材料面外力學(xué)性能，但其對(duì)于面內(nèi)力學(xué)性能的影響仍然存在爭(zhēng)議。楊龍英[18]將鎖式縫合、鏈?zhǔn)娇p合和臨縫三種縫合方式下的復(fù)合材料力學(xué)性能與未縫合復(fù)合材料進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)縫合使復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度減低。Kadi等[19]將多壁碳納米管（MWCTs)加入樹(shù)脂基體中，結(jié)合縫合技術(shù)制備了納米/縫合復(fù)合材料，研究了未縫合、縫合和納米/縫合復(fù)合材料的拉伸性能，發(fā)現(xiàn)縫合技術(shù)和納米/縫合技術(shù)使復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量略微下降。但有一部分學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)縫合使復(fù)合材料的拉伸性能略微增加。Arief等[20]研究了縫合密度和縫線尺寸對(duì)復(fù)合材料面內(nèi)拉伸的損傷機(jī)制，發(fā)現(xiàn)粗縫合線能有效抑制邊緣分層，明顯改善其拉伸強(qiáng)度。

目前對(duì)變縫合參數(shù)下復(fù)合材料拉伸性能的研究絕大部分是針對(duì)薄型縫合復(fù)合材料。縫合預(yù)制體厚度方向的增大需要縫合機(jī)針具備大長(zhǎng)度、高穿刺力。對(duì)于同直徑縫合機(jī)針，長(zhǎng)度的增加會(huì)使其穿刺力下降。而縫合機(jī)針直徑的增大可提高其穿刺力，但使織物層中纖維的破壞程度增大，降低復(fù)合材料的力學(xué)性能。為解決現(xiàn)有縫合設(shè)備難以制備大厚度縫合預(yù)制體的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)一種可制備大厚度縫合預(yù)制體的縫合設(shè)備對(duì)促進(jìn)縫合技術(shù)發(fā)展具有重要意義。本文設(shè)計(jì)了一種縫合機(jī)針旋轉(zhuǎn)式的單針縫合設(shè)備，并研究了兩種厚度下分別由新型旋轉(zhuǎn)式狀態(tài)縫合機(jī)針與直刺式狀態(tài)縫合機(jī)針制備的縫合復(fù)合材料的拉伸性能。使用紅外熱像儀觀察縫合機(jī)針與纖維的摩擦產(chǎn)熱情況，使用非接觸全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)（DIC)獲取試樣拉伸過(guò)程中的應(yīng)變狀態(tài)，采用選散點(diǎn)法研究試樣不同區(qū)域的拉伸縱向應(yīng)變，使用數(shù)碼電子顯微鏡和掃描電鏡觀察試樣的拉伸失效斷貌，分析拉伸失效模式。本研究對(duì)促進(jìn)縫合技術(shù)發(fā)展具有重要意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原材料

碳/環(huán)氧縫合復(fù)合材料的增強(qiáng)體材料為MT300C-3K-42B-0碳纖維（河南永煤碳纖維有限公司)，基體材料為天津晶東化學(xué)復(fù)合材料有限公司的環(huán)氧樹(shù)脂 TDE-86#（環(huán)氧值≥0.90±0.2)、固化劑甲基四氫苯酐、催化劑N，N—二甲基芐胺。碳纖維織物為八枚五飛經(jīng)面緞紋織物（江蘇天鳥(niǎo)高新技術(shù)有限公司)，組織圖如圖1所示。碳纖維和環(huán)氧樹(shù)脂TDE-86#性能如表1所示。

表1 碳纖維和環(huán)氧樹(shù)脂TDE-86#性能

圖1 八枚五飛緞紋組織圖

1.2 縫合復(fù)合材料制備

使用自制縫合機(jī)針旋轉(zhuǎn)式單針縫合設(shè)備，縫合機(jī)頭裝置如圖2所示?？p合機(jī)針以0轉(zhuǎn)/min（直刺式)和2000轉(zhuǎn)/min的速度對(duì)13層和25層0°/90°正交對(duì)稱鋪層的八枚五飛緞紋碳纖維織物進(jìn)行穿刺，并使用雙合股MT300C-3K-42B-0碳纖維按照5mm的縫合針、行距沿0°方向?qū)Χ鄬犹祭w維織物進(jìn)行縫制，制備出兩種機(jī)針運(yùn)行方式與兩種鋪層數(shù)量的縫合預(yù)制體。0°/90°正交鋪層示意圖如圖3（a)所示（x方向?yàn)?°層經(jīng)紗方向，y方向?yàn)?°層緯紗方向，z向?yàn)楹穸确较?，零度縫合針跡圖如圖3（b)所示。

圖2 縫合機(jī)針旋轉(zhuǎn)式機(jī)頭裝置示意圖

采用RTM固化成型工藝制備四種碳/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料層合板，分別命名為 Z13、X13、Z25、X25。鋪層數(shù)量為13層的縫合預(yù)制體選擇長(zhǎng)×寬×厚為380mm×180mm×4mm的模具，鋪層數(shù)量為25層的縫合預(yù)制體選擇長(zhǎng)×寬×厚為380mm×180mm×8mm的模具。

圖3 (a)0°/90°正交對(duì)稱鋪層示意圖；(b)零度縫合示意圖

1.3 單軸拉伸實(shí)驗(yàn)

根據(jù)ASTM D3039標(biāo)準(zhǔn)，沿縫合復(fù)合材料層板的縫合方向（0°)進(jìn)行取樣，樣件的長(zhǎng)×寬×厚為250mm×25mm×4mm 與250mm×25mm×8mm。 使用長(zhǎng)50mm×寬25mm×厚2mm的鋁材加強(qiáng)片夾持試樣兩端。使用酒精擦拭試樣一面，將黑白漆均勻噴覆于試樣表面，制備散斑試樣。

在室溫條件下，采用日本島津AG-250KNE萬(wàn)能強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)沿縫合方向（0°)進(jìn)行復(fù)合材料的單軸拉伸性能實(shí)驗(yàn)，同時(shí)采用德國(guó)道姆光學(xué)科技有限公司的非接觸全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)（DIC)（ARAMIS 5M)記錄試樣應(yīng)變情況，系統(tǒng)間隔1s采集一次圖片。試驗(yàn)速度為2mm/min，試樣拉伸斷裂時(shí)實(shí)驗(yàn)停止，每組試樣進(jìn)行五次平行試驗(yàn)。

1.4 表征測(cè)試

使用VarioCAM@R High Definition紅外熱像儀觀察直刺式和旋轉(zhuǎn)式縫合機(jī)針穿刺織物層過(guò)程中與纖維的摩擦產(chǎn)熱情況，使用日本威信VIXEN PC-230數(shù)碼電子顯微鏡和日本Hitachi TM3030型掃描電鏡觀察縫合復(fù)合材料的拉伸失效斷貌。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 縫合機(jī)針與纖維摩擦測(cè)試結(jié)果

圖4為縫合機(jī)針穿刺13層織物的表面熱像圖。從圖4中可以看出，直刺式和旋轉(zhuǎn)式縫合的織物層表面最高溫度分別為19.27℃、19.53℃，后者比前者高0.26℃。縫合機(jī)針穿刺織物層過(guò)程中，機(jī)針與纖維發(fā)生摩擦作用產(chǎn)生熱量。根據(jù)作用力與反作用力原理，縫合機(jī)針?biāo)苣Σ亮εc纖維所受摩擦力大小相等，方向相反。所以，縫合機(jī)針在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下穿刺織物層對(duì)纖維產(chǎn)生的摩擦作用大于直刺式穿刺，穿刺厚度越大，兩種機(jī)針運(yùn)行方式下的穿刺摩擦作用相差越大。

圖4 縫合機(jī)針穿刺13層織物的表面熱像圖

2.2 拉伸測(cè)試結(jié)果

Z13、X13、Z25、X25 四種縫合復(fù)合材料的拉伸測(cè)試結(jié)果如表2所示，表中的性能數(shù)值為5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果的平均值。圖5為Z13、X13、Z25、X25四種縫合復(fù)合材料的典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線。所有的應(yīng)力-應(yīng)變曲線形態(tài)一致，近似直線，表現(xiàn)為線性特征，表示應(yīng)力與應(yīng)變存在正比關(guān)系。應(yīng)力隨著應(yīng)變的增大而增加，應(yīng)力達(dá)到最大值后試樣發(fā)生脆性斷裂，曲線的最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值為材料的比例極限。X13曲線斜率大于Z13，Z25曲線斜率大于X25。試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線起始段斜率為材料的拉伸模量，即X13的拉伸模量大于Z13，Z25的拉伸模量大于X25。

表2 Z13、X13、Z25、X25四種縫合復(fù)合材料的拉伸測(cè)試結(jié)果

圖5 Z13、X13、Z25、X25四種縫合復(fù)合材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

2.3 拉伸強(qiáng)度和模量

圖6 為Z13、X13、Z25、X25 四種縫合復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量，每個(gè)數(shù)值均為5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值。從圖6和表2中可以看出，Z13、X13、Z25、X25四種縫合復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度分別為561.566MPa、632.164MPa、637.302MPa、600.9272MPa。X13的拉伸強(qiáng)度比Z13高12.57%，X25的拉伸強(qiáng)度比 Z25低 5.71%。 Z13、X13、Z25、X25四種縫合復(fù)合材料的拉伸模量分別為 52.796GPa、68.46GPa、66.272GPa。 X13的拉伸模量比 Z13高12.24%，X25的拉伸模量比Z25低3.20%。四種縫合復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量有相同的趨勢(shì)，13層的縫合機(jī)針旋轉(zhuǎn)式縫合復(fù)合材料具有高拉伸強(qiáng)度和拉伸模量，25層的縫合機(jī)針直刺式縫合復(fù)合材料具有高拉伸強(qiáng)度和拉伸模量。這是因?yàn)?，縫合機(jī)針在無(wú)旋轉(zhuǎn)（直刺)狀態(tài)下，需要借助外壓力才能完成對(duì)織物層的穿刺，易使織物層內(nèi)的纖維發(fā)生刺斷現(xiàn)象。旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的縫合機(jī)針在刺入織物層內(nèi)一定深度后，不需施加外壓力，可依靠機(jī)針扭矩作用刺入織物層內(nèi)，降低織物層內(nèi)纖維的刺斷損傷。由圖4可知，旋轉(zhuǎn)式縫合對(duì)織物層內(nèi)纖維的摩擦損傷大于直刺式縫合。對(duì)于較薄型織物層，直刺式縫合對(duì)纖維的刺斷損傷作用高于旋轉(zhuǎn)式縫合的摩擦損傷作用，所以直刺式縫合復(fù)合材料具有高拉伸強(qiáng)度和拉伸模量。對(duì)于較厚型織物層，旋轉(zhuǎn)式縫合對(duì)纖維的摩擦作用高于直刺式縫合對(duì)纖維的刺斷作用，所以直刺式縫合復(fù)合材料具有高拉伸強(qiáng)度和拉伸模量。

圖 6 Z13、X13、Z25、X25 四種縫合復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量

2.4 拉伸應(yīng)變

圖 7 為 Z13、X13、Z25、X25 四種縫合復(fù)合材料的拉伸縱向應(yīng)變-時(shí)間曲線和拉伸全場(chǎng)應(yīng)變?cè)茍D。應(yīng)變?cè)茍D反映拉伸試樣工作段長(zhǎng)100mm×寬25mm區(qū)域內(nèi)的表面應(yīng)變信息，間隔50s取一次應(yīng)變?cè)茍D，直至試樣斷裂。

從圖7中可以看出，四種縫合復(fù)合材料在拉伸實(shí)驗(yàn)過(guò)程中具有相似的應(yīng)變特征，應(yīng)變隨著時(shí)間的增加而增大，起始階段的應(yīng)變程度小，試樣表面應(yīng)變?cè)茍D比較均勻平穩(wěn)，到達(dá)一定時(shí)間后，試樣表面的應(yīng)變開(kāi)始出現(xiàn)明顯的區(qū)域性特征。從應(yīng)變-時(shí)間曲線可以看出，同時(shí)間點(diǎn)時(shí)，Z13的應(yīng)變大于X13的應(yīng)變，X25的應(yīng)變大于Z25的應(yīng)變；Z13的拉伸實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間小于X13，Z25的拉伸實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間大于X25。從表2可以看出，Z13的斷裂伸長(zhǎng)率（拉伸應(yīng)變)為0.903%，X13的斷裂伸長(zhǎng)率為0.935%，Z25的斷裂伸長(zhǎng)率為1.024%，X25的斷裂伸長(zhǎng)率為0.947%。在較小鋪層數(shù)量下，縫合機(jī)針直刺式縫合復(fù)合材料更易發(fā)生形變，旋轉(zhuǎn)式縫合復(fù)合材料具有更大的斷裂伸長(zhǎng)率；在較大鋪層數(shù)量下，縫合機(jī)針旋轉(zhuǎn)式縫合復(fù)合材料更易發(fā)生形變，直刺式縫合復(fù)合材料具有更大的斷裂伸長(zhǎng)率。這是因?yàn)?，X13的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量大于Z13，Z25的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量大于X25，高強(qiáng)高模的試樣在同時(shí)間點(diǎn)下難發(fā)生形變，不易發(fā)生試樣的斷裂失效，承載時(shí)間長(zhǎng)，具有高斷裂伸長(zhǎng)率。

圖 7 Z13、X13、Z25、X25 的拉伸縱向應(yīng)變-時(shí)間曲線和拉伸全場(chǎng)應(yīng)變?cè)茍D

為了更明確的表達(dá)四種試樣表面拉伸縱向應(yīng)變?cè)诶鞂?shí)驗(yàn)過(guò)程中的區(qū)域性特征，選取散點(diǎn)進(jìn)行拉伸應(yīng)變分析。為了體現(xiàn)選點(diǎn)的代表性，于試樣中間段范圍內(nèi)選點(diǎn)。同時(shí)為了減小選點(diǎn)的偶然性，每個(gè)試樣選取12個(gè)A區(qū)域點(diǎn)，24個(gè)區(qū)域B點(diǎn)，12個(gè)C區(qū)域點(diǎn)，8個(gè)D區(qū)域點(diǎn)，如圖8所示。Z13、X13、Z25、X25縫合復(fù)合材料的拉伸散點(diǎn)縱向應(yīng)變-時(shí)間曲線分別如圖 9（a)、（b)、（c)、（d)所示，應(yīng)變值均為散點(diǎn)的平均縱向應(yīng)變。由圖9可知，四種縫合復(fù)合材料的A、B、C、D四個(gè)散點(diǎn)的拉伸縱向應(yīng)變-時(shí)間曲線具有相同的特征，散點(diǎn)應(yīng)變隨著時(shí)間的延續(xù)而增大，起始階段四點(diǎn)的應(yīng)變差別不顯著，一定時(shí)間后，四點(diǎn)的應(yīng)變差別逐漸明顯，四點(diǎn)應(yīng)變趨勢(shì)為：B區(qū)＞D區(qū)＞C區(qū)＞A區(qū)。結(jié)合圖8與圖9可知，A區(qū)為試樣面內(nèi)縫線位置，由于面內(nèi)縫線的引入，其纖維體積含量高于無(wú)縫線位置，拉伸過(guò)程中承載纖維量大，應(yīng)變最小。B區(qū)位于縫線位置的兩端，具有最大的應(yīng)變值，為樹(shù)脂富集區(qū)位置。縫合機(jī)針的穿刺會(huì)對(duì)織物層內(nèi)的面內(nèi)纖維造成損傷，降低纖維的拉伸強(qiáng)度，且面外縫合線的引入擠壓織物層內(nèi)面內(nèi)纖維，產(chǎn)生樹(shù)脂富集區(qū)（如圖10所示)，導(dǎo)致此處發(fā)生大應(yīng)變。C區(qū)為無(wú)縫線的織物層位置，纖維體積含量低于縫線位置，基本不存在針刺纖維損傷和面內(nèi)纖維彎曲現(xiàn)象，所以應(yīng)變值小于A區(qū)，大于B區(qū)和C區(qū)。圖8（a)中的D區(qū)應(yīng)變?yōu)榻茩E圓的環(huán)狀，與圖10（a)中0°層纖維彎曲區(qū)域形狀相符，沿拉伸方向的彎曲纖維承載更易發(fā)生伸直狀態(tài)，易發(fā)生形變，應(yīng)變值僅次于B區(qū)。

圖 8 Z13、X13、Z25、X25 的選點(diǎn)圖

圖 9 Z13、X13、Z25、X25 四種縫合復(fù)合材料的拉伸散點(diǎn)縱向應(yīng)變-時(shí)間

圖10 縫合預(yù)制體

13層和25層縫合復(fù)合材料的B區(qū)、D區(qū)的縱向應(yīng)變-時(shí)間曲線分別如圖11（a)和（b)所示。從圖11可以看出，Z13-B、Z13-D分別大于X13-B、X13-D，X25-B、X25-D 分別大于 Z25-B、Z25-D，13層直刺式和旋轉(zhuǎn)式縫合復(fù)合材料間的B區(qū)、D區(qū)的應(yīng)變差值比25層的差值明顯。對(duì)于較薄型織物層，直刺式縫合對(duì)面內(nèi)纖維的刺斷作用大于旋轉(zhuǎn)式縫合對(duì)纖維的摩擦作用，直刺式縫合對(duì)纖維的整體損傷程度大，纖維的斷裂和損傷處應(yīng)力集中，具有較大應(yīng)變?？椢飳雍穸仍酱?，旋轉(zhuǎn)式縫合機(jī)針對(duì)纖維的摩擦作用與直刺式縫合機(jī)針對(duì)纖維的摩擦作用間的差別增大。所以，對(duì)于較厚型織物層，直刺式縫合復(fù)合材料的纖維整體損傷程度小于旋轉(zhuǎn)式縫合復(fù)合材料，具有較小應(yīng)變值。

圖11 四種縫合復(fù)合材料的B區(qū)、D區(qū)的拉伸散點(diǎn)縱向應(yīng)變-時(shí)間

2.5 拉伸后失效

圖12 為 Z13、X13、Z25、X25 四種縫合復(fù)合材料的拉伸失效圖。從圖12試樣正面、反面拉伸失效圖可以看出，四種縫合復(fù)合材料的拉伸失效模式類似，斷口處完全斷裂，為非整齊性特征，斷口多發(fā)生在面外縫線處，面外縫線附近出現(xiàn)嚴(yán)重的基體和纖維斷裂。這主要是因?yàn)榭p線附近纖維彎曲，形成“眼睛”狀空洞，經(jīng)復(fù)合形成樹(shù)脂富集區(qū)，產(chǎn)生應(yīng)力集中，且縫合機(jī)針穿刺作用造成面內(nèi)纖維損傷，縫合區(qū)域周圍纖維拉伸強(qiáng)度下降，承載能力嚴(yán)重下降。在經(jīng)緯紗交織作用與縫線作用下，垂直于拉伸方向的橫向纖維出現(xiàn)滑移現(xiàn)象。從試樣側(cè)面拉伸失效圖可以看出，由于縫線的抑制作用，試樣發(fā)生局部分層現(xiàn)象。分層部位的橫向纖維發(fā)生分裂和斷裂，樹(shù)脂基體產(chǎn)生裂紋。圖13為典型的縫合復(fù)合材料拉伸失效斷口橫截面SEM圖。從圖13可以看出，存在大量的軸向纖維斷裂，軸向纖維抽拔，纖維與基體脫粘，橫向纖維的斷裂與分裂現(xiàn)象。結(jié)合圖12和圖13可知，縫合復(fù)合材料的拉伸失效模式主要有軸向纖維的斷裂與抽拔、橫向纖維的斷裂與滑移、縫線的斷裂、纖維束的分裂、基體裂紋、纖維與基體脫粘、分層。

圖12 Z13、X13、Z25、X25四種縫合復(fù)合材料的拉伸失效圖

圖13 縫合復(fù)合材料的拉伸失效斷口橫截面SEM圖

3 結(jié)論

（1)縫合機(jī)針旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下穿刺織物層與纖維產(chǎn)生的摩擦作用大于直刺式穿刺，且隨著穿刺厚度的增加，兩種機(jī)針運(yùn)行方式的穿刺摩擦作用相差越大。

（2)不同鋪層厚度下，直刺式和旋轉(zhuǎn)式縫合復(fù)合材料的拉伸性能優(yōu)異性不同。鋪層數(shù)量為13層時(shí)，旋轉(zhuǎn)式縫合復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、模量和斷裂伸長(zhǎng)率分別比直刺式縫合復(fù)合材料高12.57%、12.24%和3.54%，鋪層數(shù)量為25層時(shí)，旋轉(zhuǎn)式縫合復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量和拉伸應(yīng)變分別比直刺式縫合復(fù)合材料低 5.71%、3.20%和7.52%。同時(shí)間點(diǎn)下，13層的直刺式縫合復(fù)合材料的拉伸縱向應(yīng)變大于旋轉(zhuǎn)式縫合復(fù)合材料，25層的旋轉(zhuǎn)式縫合復(fù)合材料的拉伸縱向應(yīng)變大于直刺式縫合復(fù)合材料。

（3)縫合復(fù)合材料的應(yīng)變?cè)茍D在拉伸初始階段為平穩(wěn)均勻狀態(tài)，一定時(shí)間后，出現(xiàn)區(qū)域性特征。通過(guò)取散點(diǎn)法得到不同區(qū)域的拉伸縱向應(yīng)變與時(shí)間曲線，樹(shù)脂富集區(qū)、纖維彎曲位置、無(wú)縫線織物層位置及面內(nèi)縫線位置的應(yīng)變依次遞減。直刺式縫合復(fù)合材料與旋轉(zhuǎn)式縫合復(fù)合材料的樹(shù)脂富集區(qū)域和纖維彎曲位置的拉伸縱向應(yīng)變差值，隨厚度的增加而減小。

（4)四種縫合復(fù)合材料的拉伸失效模式類似，主要有軸向纖維的斷裂與抽拔、橫向纖維的斷裂與滑移、縫線的斷裂、纖維束的分裂、基體裂紋、纖維與基體脫粘、分層。