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。     

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.     

风机叶片用±45°双轴向玻璃纤维经编织物性能研究

选用不同的织物结构设计和不同的纱线材质,制备了3种不同的±45°双轴向玻璃纤维经编织物,研究了0°和90°的添加和纱线材质对织物的树脂渗透率和纤维增强树脂基复合材料的力学性能的影响。研究结果表明:0°和90°纱线的添加对±45°双轴向玻璃纤维经编织物的树脂浸透率和0°方向的拉伸强度、模量起到积极的作用,但是对±45°方向和0°、90°方向的面内剪切性能产生的一定的减弱效应。从不同材质的0°和90°纱线角度出发,混杂纱线较玻璃纤维纱线对树脂浸透率的提升效果更佳,但面内剪切性能较玻璃纤维纱线稍差。为开发具备快速浸透和性能优异的±45°双轴向玻璃纤维经编织物提供了一定的思路,在风电叶片行业中具有广泛的工程应用价值。     

捆绑纱对预定向经编织物性能的影响

通过用玻璃纤维／涤纶捆绑纱及不同经编组织结构,研究捆绑纱对预定向经编织物性能的影响。结果表明,玻纤可用于捆绑纱组织中,其编织后强度比涤纶纱高33．3％。玻纤捆绑纱可改善树脂对织物的浸渍性,降低最终复合材料的孔隙率,提高复合材料的拉伸和剪切等力学性能。不同的捆绑纱组织结构对复合材料的力学性能影响显著,玻纤做捆绑纱时,经平组织比编链组织复合材料的经向拉伸强度高7．97％,弯曲强度高约5％。     

探究不同因素对单轴向玻璃纤维经编织物增强复合材料性能的影响

主要从玻璃纤维增强材料的角度出发,研究了不同的纱线规格,不同的织物克重和不同的织物成型工艺对复合材料力学性能的影响。研究结果表明:针对0°单轴向玻璃纤维织物增强的复合材料,玻璃纤维纱线的本身模量与复合材料最终的力学性能存在正相关的联系,但与±45°方向的剪切性能没有必然的的联系。增加0°主纱方向的克重,有利于增强0°拉伸和压缩性能,但是当克重增加到一定程度时,0°拉伸和压缩性能基本保持稳定状态。不同的缝编针数成型的玻璃纤维织物对复合材料力学性能基本没有影响。     

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。     

风电叶片碳/玻混编织物的性能研究

目前风电叶片主梁常用玻璃纤维织物,一般单轴向玻纤布真空灌注后0°拉伸模量和0°压缩模量达到极限值48GPa。随着叶片越来越长,考虑到降本和减重的需求,需要开发新型材料,在控制成本的情况下提高材料性能,进而满足设计大叶片的需求。经过一系列打样、对比、测试、优化改进,确定了满足要求的碳/玻混编织物的性能参数,验证了胡克定律,为材料开发、新叶型设计时模量评估提供理论依据。将碳/玻混编织物与玻璃纤维、碳纤维的力学性能进行对比,发现碳/玻混编织物具有更广阔的可设计空间、更充分利用性能。     

三维管状编织物的制备及力学性能实验研究

本文介绍了两种三维管状编织物的制备方法,一种采用传统四步法编织,另一种采用针织和编织相结合的新型编织方法(多轴向编织)加工而成。对比分析了两种结构管状编织物的拉伸和弯曲力学性能。结果表明,在纤维体积含量相同的情况下,多轴向编织结构拉伸性能不如四步法编织结构,但弯曲性能接近四步法编织结构;轴纱的加入使多轴向管状编织物的拉伸性能变弱,弯曲性能增强。本文研究结果对于上述两种管状编织物的结构设计与性能研究具有重要的指导作用。     

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%。     

玻纤捆绑纱双轴向经编碳纤维增强复合材料拉伸性能的研究

为了探讨玻璃纤维捆绑纱对复合材料拉伸性能的影响,对使用高性能玻璃纤维作为捆绑纱的双轴向碳纤维织物以及复合材料进行了拉伸性能测试,分析了材料的破坏模式以及影响因素。结果表明,使用玻纤捆绑纱并未提高增强织物的经向和45°的拉伸强度;玻纤捆绑纱可改善树脂浸渍,减少捆绑纱附近的应力集中,增强碳纤维层间的结合,大大提高碳纤维断裂同时性,从而提高其拉伸性能。捆绑纱相同时,经平组织试样经向强度优于编链组织,凸显了玻纤纱的优势,材料的拉伸性能更好。     

双轴向经编和三维正交机织增强复合材料拉伸性能实验研究

为对比双轴向经编和三维正交机织玻纤复合材料沿0°和90°方向拉伸性能,分别以0°/90°双轴向经编织物和三维正交机织物为增强体,E-2511-1A环氧树脂/2511-1BT固化剂为基体,通过VARTM成型,测试试样沿0°和90°拉伸性能。结果表明,该双轴向经编复合材料仅在0°方向拉伸强度和当量强度略高,弹性模量和当量模量均弱于三维正交机织复合材料,这与增强体纱线线密度和织造密度紧密相关。复合材料拉伸断裂截面显示,三维正交机织物内Z纱有效改善了双轴向经编复合材料易拉伸分层失效和断裂截面处纤维抽拔、脱粘等问题。     

碳织物复合材料力学性能研究

本文研究了织物编织类型及树脂含量对碳织物复合材料力学性能的影响。试验结果证明，平纹织物复合材料的力学性能最低，缎纹织物复合材料的力学性能最高；当树脂含量为wt42—45％时，碳织物复合材料的拉伸、压缩性能最佳。     

铺层结构对经单向织物浸透性能的影响研究

采用真空灌注试验来研究两种不同铺层结构的玻璃纤维经单向织物的浸透性能,结果表明,以经编网格布为基布的经单向织物浸透时间要小于以方格布为基布的经单向织物,并且采用经编网格布的经单向布的织物厚度较厚,体积密度小,灌注浸透的均匀性及其成品胶含量要略好于使用方格布衬布的经单向布.     

玻璃纤维与碳纤维混杂复合材料的拉伸及低速冲击性能研究

本文采用真空辅助树脂渗透成型(VARI)工艺成型了0°/90°玻璃纤维经编织物和0°/90°碳纤维经编织物不同混杂比的复合材料板,并探讨了混杂比、混杂方式等因素对碳-玻纤混杂纤维复合材料的拉伸性能及低速冲击性能的影响。研究结果表明:少量碳纤维的加入便可很好地改善纯玻璃纤维材料的拉伸和冲击性能;同种混杂比下,玻璃纤维铺覆表面的层间混杂结构拥有最好的拉伸性能;对于低速冲击性能来说,随着试样中碳纤维含量的增加,冲击能降低,扩展能降低,韧性指数降低,冲击后剩余压缩强度增大;碳纤维、玻璃纤维含量相接近时,玻璃纤维铺覆表面的层间混杂结构表现出较好的抗低速冲击性能;碳纤维、玻璃纤维含量相差较大时,玻璃纤维铺覆表面的夹芯结构的抗低速冲击性能较好。     

多轴向经编复合材料在风电叶片制造中的应用

文章通过综述分析多轴向经编织物的结构与性能,论述了将多轴向经编技术用于风力发电叶片的可行性和优势,并阐述了多轴向经编织物复合材料的良好发展前景.     

双轴向经编织物的内部结构对三维渗透率的影响

为了研究双轴向经编织物的内部结构对渗透率的影响,通过一种由图像采集系统和树脂流动仿真软件集成的3D渗透率测试装置,对织物铺层的预制件进行三维渗透率的测试。通过比较缝线组织与密度、纤维束细度、粘结剂涂层等因素引起的面内和厚度方向上渗透率的变化,分析了双轴向经编织物内部结构对其渗透性能的影响。实验结果表明:缝线结构的存在具有降低面内渗透率而提高厚度方向上的渗透率的作用;相较于机织结构,缝线组织为经编组织的双轴向预制件具有更高的面内渗透率;双轴向经编织物的纤维束细度变化引起的面内渗透率变化与不同的纤维压缩状态紧密相关;表面有粘结剂定型的双轴向经编织物,面内渗透率大大提高,而在厚度方向上的渗透率减小。     

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。     

经编轴向针织物线圈结构模型的研究

多轴向经编技术在国外已得到广泛推广和应用,在国内正处于起步阶段。多轴向经编针织物的线圈结构对复合材料的性能有很大的影响。本文介绍了经编针织物线圈结构模型的研究历史,并对经编轴向针织物线圈结构模型进行了详细的分析讨论,主要线圈结构模型包括以经平和编链为地组织的经编单轴向织物线圈结构模型、经编双轴向织物线圈结构模型以及经编多轴向织物线圈单胞分析模型和三维模型。     

探究缝编工艺参数对玻纤复合材料性能的影响

通过设计并制备6种不同编织工艺参数的单轴向玻纤经编织物,探究涤纶丝缝编针距、缝编线粗细旦数、缝编线针脚长度以及缝编方式和纬线的交叉与平行铺纬方式对玻纤复合材料的厚度、纤维质量分数和静态力学性能的影响。研究结果表明：不同编织工艺参数对玻纤复合材料的厚度与纤维质量分数的影响主要取决于单轴向玻纤经编织物中涤纶丝体积分数高低,涤纶丝体积分数高者其玻纤复合材料厚度偏厚,反之偏小,但是对玻纤复合材料静态力学性能影响微乎其微。     

连续玻纤增强聚丙烯混纤纱织物层压成型工艺研究

采用两种不同形式的混纤纱机织物为原料,利用层压成型的方法制备了连续玻璃纤维(GF)增强的聚丙烯(PP)板材。研究了层压温度、压力、保压时间和混纤纱机织物形式对层压板材的弯曲性能和层间剪切强度(ILSS)的影响。结果表明,当层压温度为230℃,层压压力为8.5 MPa,保压时间为30 min,降温过程冷却速度为0.5℃/min时,层压板材的力学性能最佳。弯曲强度和模量分别达到352.58 MPa、23.09 GPa,ILSS达到27.37 MPa。此时,纤维含量和空隙率分别为72.25%、2.03%。在最优工艺条件下制备的两种不同织物形式层压板材弯曲强度和弯曲模量以及ILSS:2/2斜纹织物平纹织物。两种织物层压板材的空隙率:2/2斜纹织物平纹织物。