- 文献综述（或调研报告）：
- 复合材料的定义及发展背景
复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。具有结构可设计性，可进行复合结构设计，复合材料不仅保持各组分材料性能的优点，而且通过各组分性能的互补和关联可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能[5]。
复合材料的使用可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草或麦秸增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。现代高科技的发展离不开复合材料，复合材料[6]对现代科学技术的发展，有着十分重要的作用。进入21世纪以来，全球复合材料市场快速增长，复合材料的研究深度和应用广度及其生产发展的速度和规模，已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。
- 缝合复合材料的背景及研究进展
先进复合材料因其有良好的耐蚀性、抗疲劳特性、较高的比强度及比模量，在航空航天、新能源、汽车等领域得到了广泛应用[7]。复合材料缝合技术是指采用缝合线使多层织物连接成准三维立体织物，或使分离的多块织物连接成整体结构的技术[8]，该技术在复合材料领域的研发应用已有二三十年。层合复合材料具有很高的面内力学性能，但层间断裂韧性差，冲击损伤容限低，影响了其应用范围。复合材料缝合技术可在厚度方向引入纤维，极大改善复合材料的层间损伤极限[9]。另外，缝合技术的整体结构特性，可用于缝纫大型制件以及形状复杂、曲率较大的异形件; 还可通过设计，将分散的平面材料组成各种无需螺接、铆接的整体结构材料进行缝合，大大减轻了结构件的质量[10]。
缝合技术已有近30年的应用历史，它可以对复合材料结构件进行厚度方向的增强，主要用于改善复合材料结构件的损伤容限。目前，缝合设备已经从第1代人工控制的工业缝纫机，第2代计算机控制的平面缝合设备发展到了第3代多台计算机控制的多针头缝合设备，可实现多种结构的二维及三维缝合。近几年来，液体成型工艺的迅速发展，更为缝合技术的广泛应用奠定了良好的基础。无论是固体火箭发动机喷管喉衬、扩张段、延伸锥、刹车盘、螺钉、飞机机翼等都采用了复合材料缝合技术[11]。
缝合会造成预制体内部纤维的屈曲和损伤，并在缝线处易形成富脂区，从而形成应力集中点，这是缝合导致材料面内性能下降的主要原因 ；但缝合会大大提高复合材料的层间损伤容抗，并且缝线的存在还会阻止裂纹的扩展等，因此缝合对复合材料力学性能的影响存在一定的复合效应。大量的研究[12-15]表明，缝合会导致材料拉伸强度的降低，而且由于缝合本身的特性，材料的破坏模式与传统的复合材料层合板有较大的不同，并且随着缝合密度与缝线直径的增大，拉伸强度会逐渐降低。但魏玉卿等[14]和吴刚等[15]研究发现，缝合密度 le; 5 ～6针/ cm2 时，材料的拉伸破坏模式主要为纤维的断裂，缝合复合材料的拉伸强度损失率不大。许多学者发现缝合虽然使复合材料层合板的弯曲性能有所下降，但下降程度一般不会超过20%，而且缝合密度对材料弯曲性能的影响不大[16-19]。
- 整体式缝合结构的研究
夹层结构是由上下两层面板与轻质的芯材组成，面板采用高性能的复合材料，芯材为轻质的泡沫、蜂窝材料等。轻质材料使面板远离中性面，使得夹芯结构具有优异的弯曲性能。
（1）传统含玻璃底板整体式缝合结构的研究
曾竟成等利用不同股数纱线并股组成一束粗纱对传统玻璃纤增强泡沫夹芯结构进行缝合，并制备整体缝合夹芯结构复合材料[20]。通过平压实验[21]和外伸梁三点弯曲实验[22]研究整体式缝合结构的力学性能进行了研究。
平压试验显示整体缝合夹芯结构在低应力水平下，呈线性行为。在达到一定载荷之后试样破坏，承载能力下降。整体缝合泡沫夹芯复合材料力学性能的离散度偏大。
在弯曲载荷作用下未穿透缝合夹芯结构复合材料在弯曲载荷作用下的破坏模式主要是面芯分层，穿透缝合夹芯结构在弯曲载荷作用下的破坏模式为面板与缝合纱线交接部位出现白斑，同时外伸梁部位也出现了白斑，说明整体缝合夹芯结构复合材料在弯曲载荷作用下，能够通过缝合纱线有效传递应力，使整体结构承载，从而提高结构的抗破坏能力。对比不同缝合纱线用量对整体缝合泡沫夹芯复合材料的弯曲力学性能的影响可以发现，缝合纱线的增加在提高缝合纤维柱力学性能的同时使整体结构的弯曲性能得到增强。结果表明，随着缝合纱线用量的增加，整体结构的压缩和弯曲性能可以同时得到提升。
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