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。     

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。     

三维角联锁机织复合材料面内剪切失效机理及结构效应

结合数字图像相关技术、计算机断层扫描技术,采用修改的V形缺口试件轨道剪切加载探究了碳纤维/环氧树脂三维角联锁机织复合材料面内剪切失效机理和损伤模式。对比同等纤维体积含量单向板试件,揭示两者面内剪切行为的结构效应。角联锁和单向板试件面内剪切行为可简化为“线弹性、屈服、后继屈服”3个阶段。两种试件均在剪切应变集中区域产生局部剪切扭结带。角联锁损伤起始于树脂开裂,随后纱线间开裂,最终横向承载纱线旋转导致纱线抽拔;单向板主要失效模式为捆绑纱断裂后的纤维间分层失效。单向板捆绑纱延缓了纤维间分层,而角联锁中的经纬交织结构有效抵抗了纤维间分层,后继屈服表现为应变强化,强化了面内剪切强度。     

三维正交整体夹芯机织物的结构设计及织造

以正交结构为基本的三维结构单元,通过改变空心各边的长度和厚度,设计了多种经向截面为六边形的三维整体夹芯机织物结构,并在改造的普通织机上织造成功。在此基础上对试样的结构特点进行对比分析,同时探讨了三维正交夹芯机织物孔形尺寸的影响因素,比较了各种三维整体夹芯机织物试样的结构特点及织造方法。该研究为三维整体夹芯机织物的结构设计提供了参考,设计的多种三维夹芯机织物为蜂窝结构复合材料提供了性能良好的增强体。     

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.     

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。     

三维正交机织物织造及复合材料成型工艺研究

详细阐述三维正交机织物的结构特征、织造原理及织造工艺,以三维正交机织物为增强体、环氧树脂为基体,采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺成型,制成复合材料,并分析其内部结构。结果表明:由普通织机改造的多综眼多剑杆织机可以织造三维正交机织物,成型后复合材料内的纱线形状和位置未发生明显变化,树脂较好地渗透到织物内部,复合材料具有较高的纤维体积分数。研究结果为进一步研究三维正交机织复合材料的力学性能及应用奠定了基础。     

不同层数和穿筘方式的正交织物复合材料隔声性能研究

以玻璃纤维为原料,在SGA598半自动小样机上织造正交织物,使用真空辅助成型法制作正交织物复合材料,探讨不同层数、不同穿筘方式的正交织物复合材料的隔声性能,结果发现:层数越多的正交织物复合材料,纤维体积分数增大,其隔声性能越好;层数相同时,4/2穿筘方式的正交织物复合材料的隔声性能要优于2/2穿筘方式的正交织物复合材料。     

The effect of the through-thickness yarn component on the in- and out-of-plane properties of composites from 3D orthogonal woven preforms

Development of three-dimensional (3D) weaving technology introduced new and enhanced features to the 2D weaving technology. 3D Orthogonal Woven (3DOW) preforms have a through-thickness yarn component that significantly enhances the out-of-plane properties and delamination resistance. In this study, a range of 3DOW E-glass preforms were woven using 3D weaving technology and then converted into composites, using vacuum assisted resin transfer molding technology. The composite samples had varying Z to Y-yarn/ layer ratio, the objective is to study the effect of changing the Z to Y-yarn/ layer ratio on the in-plane and out-of-plane mechanical properties. The study concludes that changing the amount of Z-yarn in the structure has negligible effect on the tensile (in-plane), yet, it has a significant effect on the drop weight impact properties (out-of-plane). Moreover, it had a strong effect on the failure mechanisms, and as the amount of Z-yarn is reduced, delamination became more significant.