ПЕРСПЕКТИВЫ ТЕХНОЛОГИИ ФЕЛТИНГА ДЛЯ ЛОКАЛЬНОГО ТРЁХМЕРНОГО АРМИРОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ТКАНЕВЫХ КОМПОЗИТОВ PROSPECTS OF FELTING TECHNOLOGY FOR LOCAL 3D-REINFORCEMENT OF POLYMER FABRIC COMPOSITES

In this paper, felting is considered as a needle-punch technology for joining layered preform made from dry plain weave fabrics (XY plane) by breaking and pulling down some of the fibers in the Z-axis. After impregnation of the preform and curing of the polymeric matrix, the pulled fibers strengthen the composite in the Z-direction. Experimental studies were carried out to determine the relationship between the number and length of Z-fibers versus the density of felting (number of needle punches per 1 cm2). It is shown that for a room curing epoxy matrix, the length of Z-fibers is greater than the critical one, which made it possible to obtain an increase in the Mode I crack energy release rate (GIC) by 40% for a minimum density of felting of 10 cm-2. Based on the stress state FEM analysis at the tip of a crack (DCB-specimen), it is shown that the layered fabric composite transverse strength after felting increases significantly, which makes it possible to recommend this 3D-reinforcement technology for use in aerospace applications in areas subjected to random local impacts. В данной работе фелтинг рассматривается как иглопробивная технология для связывания слоёв преформы из сухих тканей гладкого плетения (плоскость XY) за счёт разрыва и вытяжки части волокон по направлению Z. После пропитки преформы и отверждения полимерного связующего вытянутые волокна обеспечивают упрочнение композита в направлении Z. В работе проведены экспериментальные исследования количества и длины Z-волокон от плотности фелтинга (количества ударов игл на 1 см2). Экспериментально показано, что для эпоксидного связующего холодного отверждения длина Z-волокон больше критической, что позволило получить увеличение критической энергии развития трещины нормального отрыва на 40% для минимальной плотности фелтинга 10 см-2. На базе МКЭ-анализа напряжённого состояния в вершине трещины нормального отрыва (образец – двойная консольная балка) показано, что трансверсальная прочность слоистого тканевого композита после фелтинга существенно возрастает, что позволяет рекомендовать данную технологию локального трёхмерного армирования для использования в аэрокосмических приложениях в областях, подверженных случайным локальным ударам.