两种不同织机上正交角联锁织物的织造

分别采用传统织机和多综眼织机,织造6层正交角联锁织物,比较织物的织造参数、整体结构,分析两种织机生产三维机织物的适应性。结果表明,采用多综眼织机织造结构复杂、厚度大的三维机织物时,克服了采用传统织机织造时其织物保型性差、生产工艺复杂、织造速度慢的缺点,同时发现综眼间距是多综眼织机的关键参数。     

三维角联锁机织复合材料的制备及其弯曲压缩失效机制

为掌握三维纺织结构复合材料在准静态下的失效机制,以碳纤维角联锁预制体为增强体,环氧树脂为基体,采用树脂传递模塑成型工艺制备三维角联锁机织复合材料,并对试样进行匀速载荷下的三点弯曲和压缩试验。采用X射线计算机断层扫描技术观测材料内部结构的损伤情况,并分析材料的失效机制。结果表明:三维角联锁机织复合材料的弯曲强度达到136.43 MPa,弹性模量接近20 GPa,材料的抗弯曲性能优异;基体开裂、下表面纤维断裂和分层是材料的主要弯曲失效模式;材料沿厚度方向的压缩应力达到266.17 MPa,具有良好的抗压缩性能;当承受压缩载荷时,材料在厚度方向上的主要破坏机制表现为剪切破坏。     

多层多向机织复合材料细观结构建模及其性能

为分析多层多向机织复合材料的细观结构,基于多层多向机织工艺及不同于传统机织结构的纱线空间运动规律,推导了工艺参数与结构参数之间的关系,建立了细观结构分析模型;为研究多层多向机织复合材料的拉伸性能和失效机制,采用多层多向机织工艺、树脂传递模塑复合工艺,以碳纤维和环氧树脂为原材料制备了2种不同结构的多层多向机织复合材料,采用万能试验机和非接触全场应变仪对材料进行了0°和90°方向的准静态拉伸性能测试,并与正交三向机织复合材料进行了对比分析。结果表明:斜向纱的存在对多层多向机织复合材料的拉伸破坏模式和断口形貌有较大影响,斜向纱一定程度上阻碍了裂纹和应变沿承载方向扩展,0°方向拉伸试样断口处经纱层内经纱全部断裂,90°方向拉伸试样断口处纬纱层内纬纱全部断裂,2个方向的拉伸试样斜向纱层中均存在部分斜向纱纤维未断裂,拉伸试样非完全断裂。     

2.5D角联锁芳纶机织复合材料的压缩性能研究

探讨2.5D角联锁芳纶机织复合材料的压缩性能。测试了4种结构的2.5D角联锁芳纶机织复合材料的经向压缩强度和压缩模量及纬向压缩强度和压缩模量,分析了其结构与压缩性能间的关系。试验结果表明:伸直状态的衬经纱对2.5D角联锁芳纶机织复合材料的经向压缩性能有较大贡献;伸直状态的衬纬纱对2.5D角联锁芳纶机织复合材料的纬向压缩性能有较大贡献。认为应根据实际应用环境所需要的压缩强度和压缩模量来设计2.5D角联锁芳纶机织复合材料的结构。     

界面层对三维机织角联锁SiCf/SiC复合材料断裂韧性的影响

为探究界面层对SiC_f/SiC复合材料性能的影响,选用国产第3代SiC纤维,通过先驱体浸渍裂解工艺制备了热解碳(PyC)、热解碳/碳化硅(PyC/SiC)、氮化硼(BN)、氮化硼/碳化硅(BN/SiC)4种界面层的三维机织角联锁SiC_f/SiC复合材料。在此基础上,结合声发射技术对复合材料进行常温断裂韧性测试,并利用扫描电镜对其细观损伤模式进行评价。结果表明：界面层对三维机织角联锁SiC_f/SiC复合材料的断裂强度和断裂韧性有强决定作用,但对其初始模量没有太大的影响;以PyC层为主界面层的试样具有良好的断裂韧性,试样P-SiC_f/SiC和P/S-SiC_f/SiC的断裂韧性分别为13.99和16.93 MPa·m^1/2,而试样B-SiC_f/SiC表现出强界面结合,具有最低断裂韧性6.47 MPa·m^1/2;但在界面引入SiC层后,试样B/S-SiC_f/SiC的断裂韧性显著提高至15.81 MP...     

基于上位机的层间角联锁织物用织机开口控制系统设计

为解决小批量、多品种层间角联锁织物织造经常需要更改自动化开口控制程序的问题,提出一种基于上位机的织机开口控制系统,主要包括数据格式转换计算机辅助制造(CAM)软件模块、上位机通信系统和可编程控制器(PLC)控制系统.首先,基于Python和QT-Designer构建工艺信息数据格式转换CAM软件;同时,利用Visual...     

机织三维角联锁结构织物复合板材的制备与力学性能研究

利用真空辅助成型工艺,将机织三维角联锁结构织物与树脂结合制备机织三维角联锁结构织物复合板材.测试不同单位体积纤维含量和不同织物层数的机织三维角联锁结构织物复合板材的力学性能,并与纤维随机分布的复合板材进行比较.研究表明:机织三维角联锁结构织物复合板材的力学性能高于相同单位体积纤维含量的纤维随机分布的复合板材,且当单位体...     

多层机织预成型体结构及力学性能研究

三维机织预成型体具有良好的层间力学性能、结构稳定性和可设计性,可实现多层整体织造,满足高厚一体化的使用要求,已在航天器天线罩性能测试用随炉试样、战术导弹空气舵等结构功能一体化部件上应用.目前,随着我国武器型号的升级换代和更高的性能要求,对其面内±45°方向和经向力学性能提出了进一步强化的指标要求.对几种典型角联锁机织结...     

T字型三维机织物设计及其复合材料弯曲性能

为探究不同梁高的T 字型三维整体机织复合材料的弯曲力学性质,经合理设计,使用玄武岩长丝束在普通小样织机上,低成本织造3 种不同梁高的T 字型三维整体机织物,采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺,制备Ｔ 字型三维整体机织复合材料。用电子万能试验机测试,得到相应的载荷位移曲线和吸收能量位移曲线。由实验结果可知,梁越高的T 型三维整体机织复合材料所承受的载荷和吸收的能量也越高,且不同梁高的T 型三维整体机织复合材料也表现出不同的弯曲破坏模式。该研究结果表明,梁高对T 字型三维整体机织复合材料的弯曲载荷、吸能和破坏模式影响显著。     

Finite element analyses of stress distributions of three-dimensional angle-interlock woven composite subjected to three-point bending cyclic loading

This paper presents the finite element simulation of stress distribution features of 3D layer-to-layer angle-interlock woven composite undergoing three-point bending cyclic loading. With the finite element analysis model, a microstructure shell element model of the woven composite at yarn level was established to calculate the fatigue behaviors and stress distribution during cyclic loading. The stress distributions in the warp, weft yarns, and the resin regions have been calculated to show the stress difference in the woven composite. It has been observed that the warp yarns share the most part of the stress or loading, i.e. the strength warp yarn is more important than that of the weft yarn for the fatigue design. In addition, the stress distributions at the locations where the weft yarns crossover the warp yarns have been investigated. The stress degradations of the top and bottom surface of the woven composite panels were also compared with those in experimental and good agreement was found. With the stress distribution in the woven composite, the method of improving the fatigue damage tolerance was expected to be developed.     

不同结构厚截面三维机织碳纤维复合材料的弯曲性能对比

为准确分析不同结构厚截面复合材料不同方向上的弯曲性能差异,通过设计织造三向正交、浅交直联、浅交弯联3种典型机织结构的厚截面碳纤维三维机织物,并采用真空辅助树脂成型工艺制备了近似纤维体积含量的碳纤维复合材料板,对其进行了XYZ方向的弯曲实验。结果表明:三向正交结构由于内部纤维束近似平直,碳纤维束自身性能得到最大利用,对应复合材料经向弯曲强度最好;浅交直联结构复合材料的Z经和Z纬弯曲强度累加值最大,其厚度截面上的综合弯曲性能最好,且其他各方向的弯曲强度较为均衡;浅交弯联结构内部纱线交织摩擦损伤严重,且经纱屈曲程度最大,对应复合材料经纬向弯曲性能均为最差。     

正则多重纬角联锁机织物的快速设计

 摘要：本文阐述了正则多重纬角联锁织物的特征,该织物结构的层数与组织循环、飞数之间有一定的关系,是一种有规律的织物结构,在产业用纺织品行业有着广泛用途。根据该特征,文章提出了可以利用excel表格的基本操作来取代手绘图形,能方便地绘制出正则多重纬角联锁机织物的结构图和组织图的方法。即先在excel中画出结构图, 然后根据它们之间存在的规律性关系直接画出组织图。实践证明,该方法操作简单,使繁琐的织物设计变得简单快捷准确,减小了设计工作量,同时为织物组织CAD设计打下基础。     

角联锁织物的拉伸性能分析

介绍了角联锁织物的结构特点,采用小样箭杆织机织造了层数为2层、3层到9层的角联锁织物共8块,探讨了角联锁织物的拉伸性能与其结构层数之间的关系。结果表明,随着角联锁织物层数的增加,其断裂伸长率也会随之增加,但到一定层数时,断裂伸长率反而出现降低趋势。     

三维机织复合材料的结构与材料力学性能的关系

介绍了开发三维机织增强复合材料的目的 ,主要阐述了复合材料的预型件结构及其与力学性能 (纵向拉伸弹性模量 )之间的关系     

A review on the mechanical performance and fatigue behavior of 3-D angle-interlock woven composites

The 3-D textile structural composites (3DTSC) have attracted the special attention because of their excellent structural stability, higher fracture tolerance, and delamination resistance capability owing to the existence of fibers along the thickness direction. As one type of the 3DTSC, the 3-D angle-interlock woven composite (3DAWC) has attracted increasing attention in structural engineering applications owing to its special mechanical performance. In this review, the research progress on the mechanical performance of the 3DAWC undergoing the tension, compression, and impact loading conditions has been summarized. Furthermore, the research development on the fatigue behavior of the 2-D textile structural composites and the 3DTSC, as well as the comparisons of the fatigue-resistance performance between the different types of textile structural composites have been introduced. In addition, the progress, key issues, and future trend on the fatigue damage behavior of the 3DAWC are also given in this review.     

三维机织预型件织物设计及其织造的探讨

主要探讨了三维机织预型件的结构设计、织造参数及织造过程,并总结和讨论了三维机织预型件试织 过程中出现的问题及解决的办法,为三维机织预型件的机械化及大规模生产提供一定的理论和生产 依据。     

氨化处理对碳纤维表面性能及其复合材料的影响

利用多乙烯多胺溶液作为涂层液,涂覆在碳纤维表面,然后在600℃热处理30 s,水洗后烘干.采用原位红外光谱仪(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、接触角测定仪研究氨化处理前后碳纤维表面组成、形貌以及浸润性的变化.发现碳纤维经过氨化处理之后其表面形成了氨基官能团且氨基官能团以酰胺类形式存在,表面微小凸起减少,与环氧树脂和水的接触角分别降低了22%和32%.用三点短梁法研究碳纤维处理对复合材料层间剪切强度的影响.发现热处理可使复合材料的层间剪切强度提高6.65%;而氨化处理可使复合材料的层间剪切强度提高24%.力学数据表明氨化处理不会影响碳纤维强度.     

三维织物结构设计

介绍了三维织物的特点,着重介绍了三维机织物的性能、用途以及结构设计原理和设计要点,并对几种典型的三维机织物预制件的结构设计进行了详细说明。     

整体中空夹层复合材料侧压性能的研究

文章设计了以平纹组织和经重平组织为面板的整体中空夹层复合材料预制件,研究面板结构对整体中空夹层复合材料侧压性能的影响。研究表明:以平纹组织为面板的整体中空夹层复合材料无论是夹层结构侧压性能还是面板的侧压性能均优于以经重平组织为面板的整体中空夹层复合材料。