三维全五向编织复合材料的弯曲性能研究

以无碱玻璃纤维为原料,采用四步法1×1编织工艺在全自动模块组合式编织平台上制备三维五向及全五向编织物;以E51环氧树脂、70#固化剂(四氢邻苯二甲酸酐)为树脂基体,与编织物复合制备三维五向及全五向编织复合材料;利用Instron万能材料试验机对比测试上述编织复合材料的弯曲性能,研究轴纱、编织角、纤维体积分数等结构参数对材料弯曲性能的影响。结果表明,编织复合材料的弯曲性能随着编织角的增加而减少,随着轴纱、纤维体积分数的增大而增加;三维全五向编织复合材料的弯曲性能明显好于三维五向编织复合材料。     

风电用多轴向经编织物的结构设计

多轴向经编技术是一种新型的多头衬纬编织技术,该技术生产的多轴向经编织物具有尺寸稳定、延伸率小等特点,在产业用领域已受到广泛的重视。本文介绍了多轴向经编织物的结构与性能以及纱层方向的表示方法,从风力发电机叶片结构、多轴向经编织物材料、叶片受力分析、制造工艺方面详细介绍了多轴向经编织物在风力发电机叶片中的应用,以双斜向经编织物为例,采用WKCAD设计仿真并分析。     

编织形式对三维全五向编织复合材料拉伸性能的影响

本文以玻璃纤维为原料,采用全自动模块组合旋转法三维编织平台制备1×1,1×2,1×3,2×2等四种三维全五向编织物,并分别与环氧树脂基体复合,制备三维全五向编织复合材料。借助Instron万能材料试验机测试上述四种材料的拉伸性能,探讨编织形式对材料拉伸性能的影响。结果表明,1×1编织结构形式的拉伸性能最好,1×3编织结构的最差;1×2编织结构形式的单纱强力利用率最高,1×3编织结构的最低。     

不同编织形式经编织物树脂渗透性及力学性能的研究

分析了衬纱角度不同和织物中添加玻璃纤维网格布的两种不同编织形式,对树脂在单轴向经编织物中流动速度的影响因素,同时对单轴向经编织物层压板的力学性能进行研究。利用真空辅助成型技术工艺(VARI),对单轴向经编织物进行树脂流动速度测试,通过树脂渗透的时间-距离曲线,来表征树脂在织物中流动的速度,从而分析影响树脂渗透性的因素;并选取其中三种单轴向经编织物的层压板测试拉伸和压缩性能,来分析编织形式对力学性能的影响。结果表明:衬纱角度不同和是否在织物中添加玻璃纤维网格布对树脂流动速度有明显的影响,衬纱角度为90°经编织物的树脂流动速度大于衬纱角度为±45°的经编织物,添加玻璃纤维网格布有利于树脂在单轴向经编织物中流动;衬纱角度为90°的单轴向经编织物拉伸性能最好,衬纱角度±45°的单轴向经编织物压缩性能最好;添加网格布对单轴向经编织物拉伸性能没有影响,不添加网格布的单轴向经编织物的压缩性能较好。     

新型三维多层管状编织复合材料的制备及压缩性能研究

本文采用针织和编织相结合的工艺制备了一种新型三维多层管状编织复合材料,研究了该结构材料的轴向及径向压缩性能,探讨了影响材料压缩性能的因素。结果表明,三维管状编织复合材料受到轴向和径向压缩作用力时,其载荷位移曲线规律一致,均表现为"先增加后下降"的趋势,且这种材料线性粘弹性显著,抗压性能优良;轴纱的加入,使得结构材料的轴向承压能力增强,而径向承压能力下降。本文研究结果对于该类结构材料的设计与应用具有极好的指导作用。     

编织结构复合材料力学性能的测试与分析

对四步法三维编织复合材料的拉伸、压缩和弯曲等性能进行了实验研究,得到了该材料的主要力学性能参数及破坏规律.实验结果表明:三维编织复合材料具有良好的力学性能,而编织工艺和编织结构对复合材料的性能有较大的影响.这些结果为进一步研究复合材料的强度失效问题奠定了实验基础.     

多轴向经编织物编织工艺探讨

本文在对多轴向经编织物的生产设备、编织原理等深入研究的基础上,进一步探讨了多轴向经编织物的编织工艺,包括常用原料、织物组织、工艺规格等.多轴向经编织物是一种采用高性能纤维作为增强衬纱,在多轴向经编机铺纬运动和成圈运动的协调配合下,利用编链、经平或变化经平组织将多层纱线绑缚成一个整体的多层织物.多轴向经编织物平行伸直、可调节角度变化的轴向衬纱结构使织物具有多种优异性能,作为复合材料的骨架材料拥有广阔的应用领域和无限的商业前景.     

三维编织结构参数对复合材料拉伸性能的影响

通过7组实验比较和分析研究,评价了编织结构参数(如编织角,纤维体积分数,轴向纱数与编织纱数之比,三维四向/五向,厚度)对复合材料拉伸性能的影响,且对复合材料的破坏模式进行了研究。实验结果表明,三维编织复合材料具有良好的力学性能,编织角、复合材料尺寸、纤维体积含量、轴向纱数与编织纱数之比等对复合材料的性能有较大的影响;复合材料有两种破坏模式,一种是裂纹沿纤维束扩展,另一种是纤维束拉断,后者为主要破坏模式。这些结果为三维编织复合材料的设计提供了依据。     

基于ESAComp 3.0的三轴向经编针织复合材料拉伸性能计算

多轴向经编织物是由玻璃粗纱通过一定规律铺层,由经编针织纱沿纵向缝编而成的多层织物。本文研究的多轴向经编针织物由4个系统的纱线组成,即0°纱、±45°纱及经编纱。本文为简化分析,复合材料拉伸性能计算时将经编纱的力学性能等效至基体。基于ESAComp3.0建立复合材料细观结构简化模型,数值计算三轴向经编复合材料拉伸性能。     

玄武岩纤维多轴向经编增强复合材料力学性能研究

以玄武岩纤维多轴向经编织物为增强体,以环氧树脂为基体,通过真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺,实现复合材料成型。分别测试玄武岩纤维的单轴向、双轴向、四轴向经编复合材料沿0°和90°方向的拉伸、弯曲性能,并对断裂后的图像及试验数据进行对比分析。最终确定了玄武岩纤维的三种轴向经编复合材料沿0°方向双轴向拉伸强度比四轴向高28. 13%,弯曲强度比四轴向高10. 59%,沿90°方向单轴向拉伸强度比双轴向高22. 94%,比四轴向高58. 64%,弯曲强度比双轴向高21. 02%,比四轴向高63. 46%。     

三维四步法纱线不同运动式样编织复合材料力学性能分析

通过对三维四步法1×3式样、1×5式样编织复合材料几何细观结构的研究,采用六边形纤维束截面假设,建立了一种三维四步法1×3式样、1×5式样编织复合材料有限元3D模型,对其拉伸、压缩和剪切力学性能进行了理论分析,并与试验结果进行了对比,验证了有限元3D模型的准确性。     

Elastic properties of large‐open‐mesh 2D braided composites: Model predictions and initial experimental findings

Conventional applications of two‐dimensional tubular braided composites mostly require closed‐mesh braiding; however, some stiffness‐critical applications may require use of open‐mesh braiding. Most likely candidates for the open‐mesh braided composites are in the medical field, such as braided catheters and stents. Analytical and experimental investigation of the open‐mesh braided tubular composites is very limited in the open literature; therefore, this study is an initial attempt to close this gap. The article investigates elastic properties of the open‐mesh braided composites (e.g., braided catheters) and open‐mesh composites with holes (i.e., stent‐like structures). Analytical results are also compared with that of experimental results. Findings may be used in design of braided medical tubular composites. POLYM. COMPOS., 31:2017–2024, 2010. © 2010 Society of Plastics Engineers     

三维编织复合材料力学性能研究现状

对三维编织复合材料的力学性能研究现状进行了综述,研究内容大致归纳为细观结构特征研究、有限元仿真研究及实验研究。细观结构研究主要是研究单胞几何模型的建立和编织工艺与单胞结构模型的关系。有限元研究主要集中在利用有限元软件对细观结构模型进行力学分析、刚度强度性能预测。实验研究是运用实验的方法对材料的拉伸性能、弯曲性能及疲劳性能进行研究,并分析编织工艺参数和温度对其力学性能的影响。最后,对目前研究中存在的问题和今后的发展趋势进行了展望。     

三维编织异型结构件计算机辅助设计系统研究

本文研究和建立了用于四步法三维编织工艺设计的数学模型,并开发了一个CAD系统,三维编织工艺设计过程由计算机来实现,为四步法三维编织工艺设计的完全自动化奠定了软件基础.     

Experiments and progressive damage analyses of three‐dimensional full five‐directional braided composites under three‐point bending

Experimental and numerical studies on the bending properties of three‐dimensional full five‐directional (3DF5D) braided composites are presented in this article. Three‐point bending tests of the braided specimens with different braiding angles were first preformed. Then, the full‐scale specimen model was constructed and a strength analysis method based on repeated unit‐cell (RUC) model was established to describe the strength characteristics of the 3DF5D braided composites. The differences between yarn configurations in corner, surface and interior RUCs were considered and continuum damage models were introduced into the components such as yarns and matrix of the RUCs in the method. This linked the macroscopic nonlinear response with the damages in the microstructures. Good agreements were achieved in the load‐deflection curves and damage morphology between experimental and numerical results. POLYM. COMPOS., 37:2478–2493, 2016. © 2015 Society of Plastics Engineers     

2．5维编织复合材料的细观结构与弹性性能

介绍2．5维编织工艺的概念,归纳3种较有代表性的细观结构几何模型并对比各结构模型的优缺点,从理论计算与数值模拟两方面总结2．5维编织复合材料弹性性能预测的研究成果,最后分析了几何结构及经、纬密等工艺参数对纤维体积分数（体积含量）与复合材料弹性性能的影响。     

二维编织复合材料管件力学性能研究进展

综述了近年来国内外对二维编织复合材料管件力学性能的研究成果及研究进展,主要包括力学性能实验研究、结构几何模型和数值仿真研究。在实验研究中介绍了二维编织复合材料管件的能量吸收性能及弹性性能,同时重点介绍了编织角及编织结构的变化对复合材料各种性能的影响的最新研究进展;在结构几何模型研究中,以细观结构、宏-细观结构模型研究为主,详细介绍了当前流行的建模方法;在数值仿真研究方面,介绍了研究人员根据二维编织成型原理以及纤维在复合材料中的取向建立的实体模型仿真分析。最后,总结当下研究中存在的问题,并对未来研究趋势进行展望。     

Mechanical behaviors of four‐step 1 × 1 braided carbon/epoxy three‐dimensional composite tubes under axial compression loading

This article focuses on the quasistatic axial compression behavior and the consequent energy absorption of three different types of carbon/epoxy braided composite tubes. The focus is to evaluate the effect of sample length and braiding angle on the energy absorption and failure mechanism of the braided composite tubes. All tubes were manufactured with carbon fiber through four‐step 1 × 1 braiding process and epoxy resin. Quasistatic axial compression tests were carried out to comprehend the failure mechanism and the corresponding compressive load–displacement characteristics of each braided composite tube. The quasistatic compression test parameters such as the compression peak load and the energy absorption of all these composite tubes were compared. It was found that as the length of the sample increased, the peak load reduced and the energy absorption of the braided tubes at 45° braiding angle was considerably higher than that of other braiding angles of 25° and 35°. The failure modes included matrix crack along the braiding angle, fiber breakage, bulging and debonding between yarns. POLYM. COMPOS., 37:3210–3218, 2016. © 2015 Society of Plastics Engineers