碳/芳纶混编三维编织复合材料拉伸性能

为分析三维编织复合材料拉伸性能和失效机制,分别以碳纤维和芳纶纤维为轴纱和编织纱织造了三维五向、三维六向碳/芳纶混编复合材料。采用数字图像相关法采集试样在单轴拉伸过程中表面全场应变信息得到的泊松比。结果表明：三维编织复合材料泊松比受编织结构的影响较大,同种编织结构下,碳纤维为轴纱的复合材料基本保持了碳纤维三维编织复合材料的拉伸强度和模量,同时提高了断裂伸长率;芳纶纤维为轴纱的复合材料则显著提高了断裂伸长率,但拉伸强度和模量损失较为明显;同种混编方式下,三维五向编织复合材料的拉伸强度和拉伸模量较三维六向高,断裂伸长率无明显差异。编织纱分别为碳纤维和芳纶纤维的三维编织复合材料高应变区分别类似点阵分布和波浪线分布,三维五向和三维六向编织复合材料高应变区分别呈均匀分散分布和横向分布。     

二维编织复合材料的结构及力学性能研究

二维编织结构复合材料中编织物增强体的纤维相互缠结,显示出较强的整体性,使它的拉伸强度、抗冲击性、损伤容限等性能都优于传统的层合复合材料。玻璃纤维拉伸强度高,编织后纱线损伤率低。将编织的二维管压成双层的平面织物,再利用手糊法将织物和环氧树脂复合制备成复合材料试样,并测试试样的基本结构参数。结果表明,试样的纤维体积含量偏低。利用万能试验机测试试样的拉伸性能,分析力学性能的影响因素和破坏机理。结果表明,影响因素有编织角、纤维体积含量等,其中编织角是主要影响因素。     

二维编织包芯绳索的结构与拉伸性能

 针对空间网状可展开天线对高强高模绳索的需求,研制了二维编织包芯结构绳索。采用岛津万能试验机对不同编织工艺参数的试样进行了拉伸性能测试,分析了包芯绳索不同于其他结构绳索的拉伸断裂机制和破坏模式。结果表明：二维编织包芯结构绳索,外观均匀,结构稳定,纤维强力利用率高,可以满足绳索高强高模,低延伸率和轻质的要求;编织工艺参数对包芯绳索的强力和断裂伸长率影响较大,编织角大的编织纱对芯纱包缠紧密,芯纱纤维比例大的绳索可以发挥包芯结构的优势;试样在拉伸过程中,芯纱是主要的承力部分,编织纱对芯纱起到束缚和保护作用。     

三维六向编织SiCf/SiC复合材料的力学行为及其损伤机制

为解决陶瓷基复合材料在服役过程中因拉伸和弯曲导致的失效问题,以三维六向编织SiC_f/SiC复合材料为研究对象,分析了受力过程中复合材料力学行为与纤维及结构的联系机制。采用微计算机断层扫描技术获得材料结构及孔隙的三维图像,对复合材料纵向和横向进行拉伸、弯曲性能测试,并阐明其损伤机制。结果表明:复合材料呈现明显的各向异性特性,纵向拉伸强度和弯曲强度分别是横向的10.37、5.06倍;复合材料不同方向受力的损伤模式不同,拉伸载荷下纵向试样裂纹沿着六向纱呈Z字形扩展,而横向试样裂纹沿着编织轴向扩展,最终导致拉伸破坏;弯曲载荷下裂纹沿着厚度方向扩展,并最终导致纵向及横向试样的韧性断裂,且纵向韧性优于横向。     

氧化铝缝纫线的制备与力学性能

针对氧化铝纤维在簇绒过程中出现纤维断裂的情况,采用二维编织技术制得4种不同编织节距(4、6、8、10 mm)的包芯氧化铝缝合线,对包芯氧化铝缝合线的表面形貌、耐磨性能、钩接强力和剪切性能进行分析。结果表明：包芯氧化铝缝合线表面的屈曲程度随着编织节距的增加而逐渐增大;与氧化铝原纱相比,编织节距为4 mm的包芯氧化铝缝合线性能提升最大,平均磨断次数提升了7.7倍,最大钩接强力提升了11倍,最大剪切强度提升了7.4倍。     

涂层对真丝编织缝合线性能的影响

介绍应用于真丝编织缝合线的涂层工艺及其进展,探讨了其涂层材料和涂层方法的选择,研究了涂层对真丝编织缝合线摩擦性能、打结强力等性能的影响。     

玄武岩纤维二维编织材料的摩擦性能

使用KBL 24-2-90型编织机制作了两种编织结构和4种编织角的玄武岩纤维二维编织线性材料。在横纵摩擦方向上进行摩擦试验,研究了玄武岩纤维二维编织线性材料的摩擦破坏形式以及编织结构和编织角对其摩擦性能的影响。结果表明:玄武岩纤维线材的摩擦破坏形式分为编织点中心破坏和编织点两端破坏; 2×2编织结构线材的拉伸性能和摩擦性能远优于1×1编织结构线材;玄武岩纤维线材的纵向摩擦性能受编织角变化的影响较大;随编织角增大,试样的断裂强度先增大后减小,20°时强度损失率最大,为24.6%;横向摩擦对玄武岩纤维线材磨损破坏比纵向摩擦严重,但受编织角变化的影响较小。     

纬编针织复合材料拉伸性能研究

采用无碱玻璃纤维纱线在电脑横机上编织了4种不同组织结构的纬编针织物作为复合材料增强体,基体选用环氧树脂,利用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)成型工艺加工成型。测试了4种纬编针织增强复合材料的横向、斜向和纵向的拉伸性能,并对拉伸性能曲线、浮线对横向拉伸的影响以及复合材料拉伸强度的各向异性进行了分析。结果表明:玻璃纤维纱线在复合材料中的取向度和浮线的长短都对复合材料的拉伸强度有很大的影响;纬编针织复合材料拉伸强度的各向异性显著。     

玉石纤维的形态结构及物理机械性能研究

对新型凉爽保健纤维——玉石纤维的形态结构、物理机械性能进行了分析研究。结果表明,玉石纤维呈现蜂窝状微孔结构;回潮率相比于涤纶有很大程度的提高;干湿态玉石纤维的拉伸断裂强度、初始模量、钩结强度以及打结强度均随着拉伸速度的增加而提高;当拉伸速度增加到一定值后,强度和初始模量趋向稳定,不再提高;玉石纤维的湿态强度和初始模量均高于相应的干态强度和初始模量。     

机织针织复合织物与多层双轴向纬编织物拉伸性能对比

选用玻璃纤维作经纱、纬纱和高强涤纶作针织纱分别编织机织针织复合(CWK)织物和多层双轴向纬编(MBWK)织物,测试两种织物的横向、纵向的拉伸性能,分析比较拉伸负荷和位移特征曲线。研究表明：在拉伸过程中,CWK织物MBWK织物均先由其中的经纱或纬纱,在较低的伸长下,承担较高的负荷,直至经纱或纬纱断裂,然后由针织结构,在较高的伸长下,承担较低的负荷,直至针织结构破坏;经纱和纬纱以交织形式衬入针织结构中,使得CWK织物的轴向的拉伸强度稍低于MBWK织物,但起到一定的“预牵伸”作用,可使针织纱对经纱和纬纱捆绑效果更好。     

涤纶仿毛长丝弯曲性能测试因素分析

为模拟涤纶仿毛长丝在实际织造条件下抗弯曲性能,对4种规格涤纶仿毛长丝的打结位置、拉伸速度和夹持距离等打结参数对其打结断裂强力和打结断裂伸长率影响进行探究。实验结果表明:长丝打结后的断裂强力和断裂伸长率比未打结状态下小,说明长丝弯曲后力学性能变差;打结位置偏离中心位置越远,打结断裂强力越小,而打结位置越接近拉伸下夹头位置,打结断裂伸长率越大;长丝打结后断裂强力和断裂伸长率遵循"弱环定律";打结断裂强力随长丝细度的增大而增大,但打结断裂伸长率与细度无关。     

Numerical analyses of thermo-mechanical behaviors of 3-D rectangular braided composite under different temperatures

This paper reports numerical analyses of thermo-mechanical behaviors of three-dimensional (3-D) 4-step rectangular braided basalt fiber/epoxy resin composite materials under different temperatures from 60 to 210°C. In the braided composite, the basalt fiber tows were assumed as thermal insensitive material and the mechanical behaviors of the epoxy resin under different temperatures were tested and introduced in microstructure model of the 3-D braided composite. The thermal stress distributions in fiber tows and resins were numerical calculated based on the microstructure model. The influences of fiber tow orientations and braided architectures on the stress distribution along the axial direction and resins have been discussed to characterize the thermal stress under different temperatures. The residual stress in the braided composite induced from the temperature change is also analyzed for the application of the braided composite to different temperature environments. It is expected that such a numerical investigation could be extended to the design of 3-D braided composite applied to high temperatures.     

二维三轴向编织混杂层合复合材料的冲击性能

为探讨混杂结构与破坏机制关系。本文研究了在铺层数目相同时,4组二维三轴编织碳纤维/玻纤纤维混杂层合复合材料受到低速冲击后的冲击性能。实验结果表明,在相同铺层数目情况下,编织混杂层合复合材料冲击后表面产生裂纹均比纯碳纤或纯玻纤编织层合复合材料多,且正面裂纹纵向扩展范围较大,而背面裂纹横向扩展范围较大;碳纤+玻纤+碳纤编织层合复合材料单位厚度吸收的能量比纯碳纤编织层合复合材料提高7.61%;玻纤+碳纤+玻纤编织层合复合材料单位厚度吸收的能量比纯玻纤编织片层合复合材料提高2.21%;编织混杂层合复合材料冲击后在厚度方向产生的损伤扩展较少;编织层合复合材料在低速冲击作用下不易分层,通过合适的铺层方式及纤维组合能够实现正的混杂效应,并能有效改善材料的抗冲击性能。     

三维编织预制件厚度的超声波在线测量

采用超声脉冲回波法对具有封闭横截面形状的碳纤维三维编织预制件的厚度进行在线测量。分析了超声波在三维编织预制件内的传播原理,建立了由微机、步进电机、齿轮、丝杠和探头组成的A型脉冲回波法检测系统和加压装置。实验结果表明:三维编织预制件内部纤维束倾斜,造成超声波衰减比较严重,但是选用水做耦合剂,在适当的压力和探头频率下,超声法可以透射三维编织预制件,获得预制件的厚度信息;随着预置压力的增大,超声波测试的厚度值趋于稳定;探头频率对测试结果数据影响不明显。     

医用真丝编织缝合线

分析医用真丝缝合线的特点,比较编织型真丝缝合线与捻合型真丝缝合线的性能,表明前者取代后者的必然趋势。介绍国外编织真丝缝合线的生产工艺及其更新。     

碳纤维二维编织管状织物的编织工艺

针对碳纤维在二维编织过程中不耐扭折、易受损断纱的问题,通过拉伸性能实验和导纱瓷眼折角磨损实验分析了碳纤维复丝的可编织性能,探讨了纱管在缠绕过程中应注意的问题。在24 锭二维编织机上编织了8 种不同工艺参数的碳纤维管状编织物,研究了编织工艺对织物外观起毛情况及力学性能的影响。结果表明：碳纤维复丝的断裂强度为86.39 cN/tex,断裂伸长率为1.12%,断裂强度远高于其他纤维,但延伸性差;影响碳纤维复丝在导纱瓷眼处折角磨损程度的因素依次为牵引力、折角、编织速度;在编织纱线根数不变的情况下,随编织节距的减小,管状编织物的面密度逐渐增加,起毛现象严重,编织物的拉伸断裂强力降低。     

玻璃纤维格栅沥青涂层的工艺研究

近年来,玻璃纤维格栅在处治旧路面反射裂缝中得到大量的应用,采用沥青涂层玻璃纤维格栅以改善其拉伸性能。研究玻璃纤维沥青涂层的工艺,探讨沥青涂层液的最佳配比和涂层的最佳工艺。采用配方均匀设计分析涂层液中沥青、乳化剂和水的最佳配比,采用正交试验分析涂层的最佳工艺。研究结果表明:沥青涂层对玻璃长丝束的断裂强力有非常显著的影响,涂层后,断裂强力约提高60%;涂层的最佳工艺:沥青、乳化剂、水配比为0.198∶0.745∶0.057,烘焙温度为110℃,烘焙时间为30 min。     

热状态下UHMWPE纤维的力学性能

主要研究热状态下,在一定时间范围内,温度和外力对UHMWPE纤维力学性能的影响.结果表明:随着温度的升高,纤维的强度、断裂伸长、模量以及断裂功都有不同程度的下降.特别是断裂功和强度的下降最为明显,但纤维的断裂伸长随温度的变化不大.用光学显微镜观察到,不同温度下,纤维纵向拉伸断裂处的形态也不同.随着温度的升高,纤维在断裂处不再出现因大分子之间作用力损失而产生的微原纤现象,在拉伸断裂处出现了细颈和微孔.实验表明UHMWPE纤维抗热应力破坏性能很差,温度越高,纤维越容易被破坏.     

一种新型编织物结构同轴芯滤棒的开发

为改善常规醋酸丝束滤棒中纤维只沿滤棒轴向排列、烟气流通轨迹单一的问题,采用加强纤维间交错、增加烟气流通垂直方向上纤维比例的方式,设计一种新型编织物结构同轴芯滤棒。利用管状编织技术对未进行卷曲压缩处理的二醋酸丝束进行编织以形成皮芯型编织物,再以皮芯型编织物作为芯条,外围填充烟用二醋酸丝束,并改造同轴芯滤棒成型机的喂入装置,制得新型编织物结构同轴芯滤棒,并对滤棒的圆周、圆度、吸阻、硬度等基本性能进行测试。结果发现:合理设计工艺参数可成功制得各项指标都达到要求的新型编织物结构同轴芯滤棒。     

三维编织复合材料弯曲承载下嵌入碳纳米线的特性分析

为实现三维编织复合材料实时承载监测,基于碳纳米线嵌入三维编织复合材料预制件的方法,分析了嵌入碳纳米线的三维编织复合材料制件,在不同载荷下三点弯曲的碳纳米线应变传感特性,重点分析了制件拉伸和压缩承载下碳纳米线电阻的变化。实验表明：在三点弯曲过程中,制件加载至断裂应变和碳纳米线电阻变化具有单调一致性, 碳纳米线电阻变化符合一定指数函数关系;在大负荷加载后碳纳米线产生电阻滞后现象;制件卸载后,碳纳米线传感器产生残余电阻。研究证明：碳纳米线传感器在弯曲负载下能够实时感知并监测三维编织复合材料结构健康状况,为三维编织复合材料结构健康监测系统的构建提供了参考。