空口角连锁织物组织结构探讨

简述了三维机织复合材料的发展,以角连锁复合材料预成型件作为研究目标。介绍了几种不同组织结构的角连锁织物,分析了角连锁织物的空口最大值与空口非最大值的形成过程,设计了几种空口角连锁机织物的经向结构剖面图。利用假设的方法把纬角连锁结构中的空口视为纬纱,重新构造成了相对应的实口纬角连锁组织,并对其经纬纱组织循环数之间的关系进行研究推理,得出了一个共用于实口与空口的通式。     

三维机织多孔复合材料的横向冲击性能

为了解纺织结构复合材料的动态力学行为,更好地设计并应用纺织结构复合材料,对三维多重纬经角联锁织物复合材料的动、静态力学性能进行了测试。运用分离式Hopkinson压杆装置测试了不同速度（应变率）及准静态状态时材料的力学性能。结果表明：三维多重纬经角联锁织物复合材料是应变率敏感材料;随着冲击速度的不断提高,材料所能承受的载荷及吸收的能量增大;材料破坏时前面表现为压缩破坏形式,背面为拉伸破坏形式。     

冲击波在陶瓷增强纬编双轴向多层衬纱织物及机织物复合材料中传递的表征

为了分析冲击波在复合材料内的传递规律,通过将纬编双轴向(MBWK)多层衬纱织物、机织物与陶瓷层交替铺层与不饱和聚酯树脂进行复合制备了复合材料,利用落锤冲击试验机对复合材料进行冲击测试,研究了试样冲击破坏后陶瓷片裂纹扩展及碎裂规律,探讨了冲击应力在不同结构复合材料内部的传播规律,并分析了MBWK织物增强复合材料的冲击应力波传播机制。结果表明:复合材料在冲击过程中,出现了材料的分层损伤;冲击应力波横波表现在陶瓷材料表面,即造成陶瓷材料环形损伤;冲击应力波纵波沿材料厚度方向传播,复合材料各层对能量的吸收有差别;同时,相同工艺条件下,机织物复合材料破坏面积小、裂纹数量少,说明机织物复合材料对冲击能量吸收较多、抗冲击性能较好。     

填经纱对三维角连锁结构复合材料准静态侵彻性能的影响

为研究填经纱对三维角连锁结构增强复合材料准静态侵彻性能的影响,以玻璃纤维为原料制备4种经向截面结构具有不同填经纱层数的三维角连锁结构机织物,并以真空辅助成型工艺获得复合材料,采用集中准静态压痕试验方法获得侵彻位移载荷、位移瞬时能量吸收量曲线,分析材料在准静态侵彻下的力学响应历程及特性。结果表明,在立体织物的经向增加填经纱,各组填经纱在复合材料的位移瞬时能量吸收量曲线中均对应有明显的能量吸收区,使复合材料所能承受的最大侵彻载荷和能量吸收能力增加,但复合材料的破坏位移却减少。     

新型纬编间隔织物及其复合材料的冲击性能

开发了一种双层V形(三角形)间隔层纬编间隔织物(WKSF)编织工艺，并在STOLL电脑横机上编织双层V形与双层U形WKSF,分别研究了两种织物的横向和纵向断裂拉伸性能。通过试验得到拉伸载荷-位移曲线。结果表明，双层V形间隔结构织物的横向拉伸性能优于双层U形间隔结构。同时研究了浸渍剪切增稠液(STF)的WKSF(STF-WKSF)冲击行为。通过冲击载荷-位移与能量吸收-位移曲线可知，在相同的冲击速度下，STF-WKSF比纯WKSF具有更低的峰值力和更高的能量吸收，STF可以有效提高织物的抗冲击性能；在不同的冲击速度下，双层V形结构的STF-WKSF比双层U形结构具有更好的缓冲性能。双层V形STF-WKSF可以用作人体局部缓冲保护材料。     

三维编织复合材料低速冲击试验与分析

针对三维编织复合材料在制造、使用和维护过程中受到外来物体的低速冲击而造成结构损伤和承载能力下降的问题,使用Instron Dynatup 9250HV冲击试验机对高强玻璃纤维增强环氧树脂基三维四向、三维五向和三维六向编织结构复合材料试样的抗冲击性能进行研究,建立编织结构和冲击性能之间的联系。试验结果表明：不同编织结构对冲击响应不同。与四向和五向编织结构材料相比,三维六向编织结构复合材料发生主要损伤时所需的冲击载荷和冲击能量较大,主要损伤持续时间最短,吸收的能量最少。未穿透情况下,三维编织复合材料低速冲击的主要失效模式有基体开裂和纤维断裂。     

锯齿形三维机织间隔复合材料的弯曲性能

为解决层合间隔复合材料易开裂和整体性差的问题,采用绿色环保的玄武岩低捻长丝作为经、纬纱,合理设计经向截面图和组织图,并在普通织机上织造3种不同间隔高度的锯齿形三维机织间隔织物。以所织得的锯齿形三维机织间隔织物作为增强材料,环氧乙烯基树脂作为基体,利用真空辅助成型工艺,制备锯齿形三维机织间隔复合材料,同时对三维机织间隔复合材料进行三点弯曲性能测试,得到弯曲载荷-位移曲线、能量吸收图和破坏模式。结果表明:复合材料的纬向是主要承力方向;组织循环个数越多的材料表现出更好的弯曲性能;在一定间隔高度范围内,间隔高度越高的锯齿形三维机织间隔织物承受的弯曲载荷和吸收的能量也越高;锯齿形三维机织间隔复合材料的破坏模式是材料上表层受压,下表层受拉,而连接层受压;在作用力下材料只是出现明显的变形,但并未出现材料整体的破坏。     

三维角联锁机织复合材料低速冲击压缩性质研究

通过试验测量和有限元分析研究了三维角联锁机织复合材料经向低速冲击压缩性质。利用落锤冲击仪测量复合材料在不同冲击能量下的载荷位移关系,利用光学显微镜观察低速冲击压缩后试样的破坏形貌和损伤机理,建立了细观结构有限元模型来进一步解析其低速冲击压缩行为。结果表明:随着冲击能量增加,材料刚度增加,最大载荷下降,总吸收能上升,破坏程度加剧;在破坏形态上表现为高冲击能量会导致裂纹变大、变宽,更易沿经纱方向扩展,并伴有剪切、分叉、界面脱黏分层和纤维断裂抽拔等现象;有限元所得到的载荷-位移曲线和破坏形貌与试验结果具有较好的一致性。     

负泊松比经编间隔织物的抗低速冲击性能

为研发具有不同负泊松比效应的经编间隔织物,对5 种负泊松比经编间隔织物试样进行落锤冲击实验,通过冲击载荷与时间和位移的关系曲线分析5 种织物在低速冲击载荷下的形态变化和能量吸收性能,研究负泊松比织物在低速冲击下的能量吸收性能与负泊松比值及初始冲击能量的关系。结果表明：织物的能量吸收性能随织物负泊松比值的增大而提高,织物的能量吸收性能越好,耐冲击性能也越好;初始冲击能量的大小也会影响织物的能量吸收速率和耐冲击性能,初始冲击能量越高,织物的耐冲击持久性越差,但对织物总的能量吸收影响不大。     

剪切增稠流体运用于低速冲击防护的研究

利用剪切增稠流体与芳纶织物进行复合得到STF-芳纶复合材料,通过低速冲击测试平台对STF-芳纶复合材料与多层纯芳纶织物进行低速冲击对比实验。实验结果表明,在相同冲击能量下,纯芳纶织物的隔冲系数和能量吸收率随织物层数的增加而增大;浸渍剪切增稠流体制得的STF-芳纶复合材料与同质量的纯芳纶织物相比,抗低速冲击性能有明显提高,其表面最大冲击力与剩余冲击力小,隔冲系数与能量吸收率大。增加纯芳纶织物层数和采用浸渍剪切增稠流体的复合材料都能提高抗低速冲击性能,后者效果更明显。