立体多向编织结构对复合材料性能的影响

本文采用1×1,1×2和1×3三种不同的编织结构对轴向增强和非增强三维多向编织复合材料的性能进行了研究。对编织复合材料的拉伸强度、刚度和弯曲强度、刚度进行了实验分析。结果表明;三维编织复合材料具有良好的性能。编织结构对复合材料性能有较大的影响。纤维表面编织角和纤维体积比是影响复合材料性能的重要结构参数。通过轴向加入非编织增强纤维,使编织复合材料的拉伸强度和模量,弯曲强度和模量有了较大改善。     

混杂比对碳/芳纶纤维混杂纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料力学性能的影响

利用层内混杂的方式制备碳/芳纶纤维混杂纬编双轴向多层衬纱织物,通过对材料进行拉伸、三点弯曲等实验研究该织物增强复合材料的力学性能及混杂比对其力学性能的影响。结果表明,按照一定的混杂比加入芳纶纤维后复合材料的拉伸性能提高,表现出积极的混杂效应。由于延伸性好的芳纶纤维的加入,使复合材料的拉伸断裂伸长率明显提高,材料破坏模式出现了完全脆性断裂模式(C12材料破坏形式)和“扫帚”形纤维断裂模式(C8A4,C6A6材料破坏形式)。此外,按照一定的混杂比加入芳纶纤维也有效改善了碳纤维增强复合材料的破坏韧性,碳/芳纶纤维混杂MBWK织物增强复合材料的弯曲强度和弯曲模量随混杂比的提高而呈下降趋势,当复合材料中芳纶含量从42%(体积分数,下同)(C6A6)到59.2%(C4A8)的变化过程中,弯曲强度和弯曲模量的降低率较高。0°试样在混杂比为59.2%(C4A8)时,弯曲挠度最大,达到7.49 mm,远高于纯芳纶纤维或纯碳纤维增强的复合材料。所有90°混杂复合材料试样的弯曲挠度均高于纯芳纶纤维或纯碳纤维增强的复合材料,表现出积极的混杂效应。     

典型多向2.5D机织预制体近净形编织结构设计

针对多向异型复合材料构件用3D整体预制体,基于衬经2.5D机织结构,提出5种近净形转向仿形编织工艺,设计并制备了具有典型引纱加纱结构的板条状预制体试样。采用计算机断层扫描法(Micro-CT),观测各系统纱线横截面形态变化和纱线取向分布规律,发现引出加入的纱线沿织物厚度方向挤紧状态发生改变,其横截面从椭圆形变成梯形,又变为三角形,经纱被引出和加入会造成与其接触的纬纱横截面变化。结合复合材料构件的实际承载工况,对具有5种引纱加纱结构的复合材料试样进行了经向抗弯性能测试,结果表明,复合材料的弯曲强度和弯曲模量保持率分别达到82.6%~95.7%和89.1%~97.9%。可见,立足于满足复合材料力学性能要求,发展预制体的三维整体仿形编织技术,是实现复杂形状复合材料构件材料/结构一体化制造的有效途径。      

基于OpenGL的干纱缠绕圆柱壳体预成型三维动态模拟

本文述叙了三维图形标准OpenGL模拟系统的基本原理,结合干纱缠绕圆柱壳体预成型技术的研究,论述了开发此计算机软件的具体算法。通过编程,实现了基于OpenGL的干纱缠绕圆柱壳体预成型的三维动态加工模拟。     

TDE—85#环氧树脂RTM工艺性研究

研究了TDE-85#环氧树脂的固化过程，粘温曲线，凝胶时间对三维编织树脂传递模塑法（RTM）工艺注射温度和充模时间的影响，并测试了其力学性能，结果表明TDE-85#环氧树脂的注射温度为50～90℃，适用期长达8～97h，具有良好的RTM工艺性。     

三维编织复合材料厚度在线测试系统

为解决玻璃纤维预制件的测厚问题，讨论了利用单片机对三维编织复合材料厚度进行检测的工作原理与结构．实验结果表明，测试结果准确．本系统是代替目前检测方法的理想系统．     

制作复合材料的三维编织技术

本研究制作复合材料的三维编织技术。     

SiO_2-BN-Si_3N_4系复相陶瓷制备及性能

以Y_2O_3和Al_2O_3陶瓷粉体作为烧结助剂,对不同含量BN原料配比无压烧结制备SiO_2-BN-Si_3N_4系复相陶瓷,生坯采用注凝成型制备,然后在1780 ℃保温2 h烧结,烧结体主要由板条状的Si_2N_2O及长柱状的β-Si_3N_4晶粒构成,BN晶粒弥散在各晶粒之间.Si_2N_2O相通过反应SiO_2+Si_3N_4=2Si_2N_2O原位生成.Si_2N_2O具有优异的抗氧化性,Si_3N_4具有高的强度,而BN的加入大大提高了材料的可加工性能,材料结合了各相的优异性能.实验结果表明:材料热冲击性能优异,热冲击温差在800 ℃时,材料的弯曲强度还略有提高,1200 ℃时,材料的残余弯曲强度保持不变.     

三维六向编织复合材料弹性性能理论预测

在三维六向编织物纱线运动规律的基础上, 建立了单胞模型, 推导了编织参数之间的数学关系。基于该模型, 采用改进的刚度平均化方法, 导出了三维六向编织复合材料的工程弹性常数, 分析了编织角和纤维体积含量对弹性性能的影响。结果表明, 三维六向编织复合材料具有良好的力学性能, 由于面内纬纱的加入, 使面内的力学性能得到了提高。      

基于线圈面积的罗纹织物半球成形研究

为研究纬编轴向织物的成形性能,分别采用芳纶、涤纶和超高分子量聚乙烯纱线在手摇横机上编织1+1罗纹织物,并铺覆在不同直径的半球上,测量织物试样在不同直径半球的不同高度上局部线圈面积的变化情况,探讨纱线自身力学性能、织物成形高度及球体直径对织物局部线圈面积变化的影响。结果表明,纱线的弯曲性能越好,在相同直径的球体上,织物局部线圈的相对面积变化越小;成形球体直径越大,织物局部线圈的相对面积变化越小;同一织物在同一半球体上,织物局部线圈的面积变化不均匀,与成形高度相关。该研究有助于纬编轴向织物三维成形的理论研究。