摘要：3D角联锁机织复合材料（3D LTLIWCs）因其对复杂构件优异的近净成形能力，以及在结构设计灵活性和高损伤容限方面的显著优势，已被广泛应用于各种航空发动机叶片模型中。本文通过两种设计方法（改变交织频率和引入填纱）制备了一种典型的和两种新型的3D LTLIWCs，具体包括1/3斜纹（S-I）、改性缎纹（S-II）和填纱斜纹（S-III）。沿0°（经向）和90°（纬向）方向进行了三点弯曲和单轴拉伸试验。通过无损检测技术和拓扑结构分析，揭示了试样的损伤形貌和失效机理。结果表明，织物结构对3D LTLIWCs的力学性能和失效机理有显著影响。与S-I和S-II相比，S-III在0°方向的弯曲强度提高了17.9%–80.2%，拉伸强度提高了35.3%–162.8%；在90°方向的弯曲强度和拉伸强度分别提高了1.1%–73.3%和9.3%–50.4%。值得注意的是，S-III在0°方向的弯曲和拉伸损伤比S-I和S-II更小，树脂和界面裂纹的扩展范围更小，承载纱线的剪切断裂也更轻微。本研究可为3D机织复合材料叶片的织物结构优化设计提供有益参考。

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　　结论：3D LTLIWCs在0°和90°方向上的弯曲性能和拉伸性能呈现出一致的趋势。具体而言，在0°方向上，弯曲强度和拉伸强度均遵循S-I < S-II < S-III的顺序。与S-I和S-II相比，S-III在0°方向上的弯曲强度分别提高了17.9%至80.2%，拉伸强度分别提高了35.3%至162.8%。在90°方向上，弯曲强度和拉伸强度均遵循S-II < S-I < S-III的顺序。与S-I和S-II相比，S-III在90°方向上的弯曲强度分别提高了1.1%至73.3%，拉伸强度分别提高了9.3%至50.4%。这些结果表明，在S-III中引入填纱显著改善了承载纤维的平直度，增强了载荷分担能力，并带来了更优异的整体性能。

3D LTLIWCs的三点弯曲破坏是压缩应力、拉伸应力和剪切应力共同作用的结果。整体破坏过程从外部受压面逐渐向内部受拉面发展。在弯曲载荷作用下，3D LTLIWCs的主要破坏模式包括树脂开裂、界面脱粘和纱线断裂。与S-I和S-II相比，S-III在0°方向上的弯曲损伤最小，仅出现轻微的树脂开裂和界面裂纹，填纱和经纱的断裂极少。然而，S-III在90°方向上的弯曲损伤程度比S-I和S-II更严重，这是由于纬纱的高平直度降低了其对层间变形的抵抗能力，导致受压面附近的树脂和界面裂纹增多，且纬纱出现明显断裂。

3D LTLIWCs的单轴拉伸破坏是拉伸应力和剪切应力共同作用的结果。在拉伸载荷作用下，主要破坏模式包括基体开裂、界面脱粘、纱线断裂和分层。S-III在0°和90°方向上的拉伸损伤程度均最小，表现为树脂开裂和界面脱粘极少，经纱断裂减少，且分层现象不明显。