缝合技术能有效提高复合材料层间力学性能，在航空航天等领域受到广泛关注。缝合参数的多样化设计能满足不同工况对复合材料层间力学性能的需求，但是缝合参数变化也使缝合复合材料的力学行为和损伤机理变得更为复杂，尤其对于低速冲击行为，缝合参数在不同冲击能量下会体现出不同的影响效果。因此，研究不同冲击能量下缝合参数对缝合复合材料低速冲击行为的影响机理，对缝合参数的合理设计有重要意义。
2023年，复合材料期刊《Composites Part A: Applied Science and Manufacturing》发表了缝合模式及间距对缝合复合材料落锤冲击行为影响的研究工作，论文标题为“Drop-weight impact behaviour of stitched composites: Influence of stitching pattern and stitching space”，第一作者为何雨佳，通讯作者为湖南大学韦凯副教授。
论文开展了不同冲击能量下缝合复合材料的低速冲击试验，揭示了不同冲击能量下的低速冲击力学行为，以及缝合模式和间距的影响。表征了冲击损伤形貌、内部分层面积，揭示了在不同冲击能量下缝合模式和间距对缝合复合材料冲击行为影响机理。
论文通过落锤冲击实验表征了缝合复合材料的冲击力-时间/位移及转移能量/冲击速度-时间曲线如图1和2所示。缝合间距减少和对角缝合模式能提高缝合复合材料抵抗冲击能力，但是小能量冲击时缝合参数影响不明显。能量转移率主要取决于增强体结构，与缝合参数关联性不明显。
图1 不同能量下冲击力-时间/位移曲线
图2不同能量下转移能量/冲击速度-时间曲线
然后，表征了冲击后试样正反面损伤模式及程度如图3和4所示。冲击正面以树脂破裂为主。冲击反面随着冲击能量增加，出现了纤维断裂的损伤模式，且纤维断裂导致的面外凸起随能量增大而增大。缝合间距减小和对角缝合模式可以有效抑制纤维断裂导致的面外突起。
图3 直线缝合模式下正反面冲击损伤
图4 对角缝合模式下正反面冲击损伤
进一步，通过C扫描表征了缝合复合材料冲击后内部分层情况如图5和6所示。缝合线有效地抑制了内部分层损伤，而且分层损伤面积的形状与缝合线的分布有一定关联。此外，定量化提取了损伤面积并进行了比较如图7所示，发现小缝合间距和对角缝合模式对损伤面积的抑制效果更好。在大冲击能量下，大缝合间距和直线缝合模式的参数对冲击面积的影响不明显。
图5 直线缝合模式下内部分层损伤
图6对角缝合模式下内部分层损伤
图7 不同缝合参数和能量下内部分层损伤比较
缝合有效提高了复合材料低速冲击力学性能，且小间距和对角缝合模式效果更好。缝合能抑制面外纤维断裂损伤和内部分层损伤。但是在大能量冲击时，大间距和直线缝合模式的提升效果不明显。
原始文献：
Yujia He, Ming Mei, Siya Yu, Kai Wei, Drop-weight impact behaviour of stitched composites: Influence of stitching pattern and stitching space, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2023; 172: 107612.
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