接结经纱对三维正交机织物结构的影响

以经纱接结的三维正交机织物为研究对象 ,在 3种接结纱张力下制织了 2种接结纱浮长的 6种正交机织物。通过比较织物的接结纱织缩率、纬纱密度和织物厚度 ,发现适当的接结纱张力既有利于形成较为理想结构的正交织物 ,又有利于织造的顺利进行 ;较小的接结纱浮长 ,有利于织物结构的均匀。     

三维整体夹芯织物增强复合材料的研制

用玻璃纤维在普通二维织机上分别试制经向为V形、X形和蜂窝形3种典型三维整体夹芯织物,利用真空辅助成型工艺研制复合材料夹芯板。为使树脂能较好地渗入织物和纤维内部,对灌注用树脂胶液的组成、配制比例以及树脂黏度等进行了研究,并讨论了三维空芯结构织物中树脂胶液流动过程及气泡形成原因。该复合材料成型工艺能有效地排除在成型过程中产生于织物纤维束之间和纤维束内的气泡。研究结果表明所研制的板材保持了夹芯织物原有的孔形结构、形状与较好的力学性能。     

三维机织物的织造

纤维增强复合材料由于具有优良的材料功能,被广泛用作为结构材料。三维(3D)复合材料中,3D织物用做为预构件。不少研究报导了具有矩形截面织物或三维五轴向(3D/5A)织物的制造方法,但是在一台织机上如何生产这两种织物却鲜有报导。     

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。     

多层接结三维机织物的结构设计和织造工艺探讨

复合材料的性能与其增强结构有关,本文对多层接结三维机织物的结构特征、结构设计、组织设计和织造工艺进行了探讨,为三维机织预型件生产提供一定的理论和生产依据。     

三维机织物单元体结构模型的建立

建立了三维机织物单元体的结构模型。织物的结构模型是通过对织物断面的观察及一些基本假设而建立的。在此基础上计算了三维机织物单元体中的纱线长度、接结纱、经纱取向角及纤维体积分数,并将纤维体积分数的理论计算值与测试结果进行了比较,两者吻合较好,这表明本研究建立的三维机织物结构模型是正确的。     

三维空芯型立体机织物的结构和织造

介绍三维空芯立体机织物的基本组织结构并设计出单层空芯均一型和变化型结构、多层对称型和非对称型空芯结构、复合型结构。在此基础上分析矩形空芯结构织造过程。     

碳纤维复杂结构机织物的设计与研制

以高性能T300-6K碳纤维丝束为主要原料、以软质PVC涤纶线为辅助材料,通过合理设计接结双层结构、间隔结构、正交结构、夹芯层结构机织物的经向剖面示意和组织图,参照相似产品进行工艺参数设计,再结合织造前对碳纤维丝束进行上浆处理,搭建承载经纱的辅助平台使一定宽度的经纱平顺通过综眼、筘齿,最终在半自动小样织机上得到了碳纤维复杂结构机织物。织造工艺及关键技术的优化为碳纤维复杂结构机织物的规模化生产提供了数据支撑与参考。     

纬纱接结的三维正交机织物结构

为了研究正交机织物的实际结构,采用玻璃纤维在剑杆织机上织制了纬纱接结的6层经纱5层纬纱的正交机织物,然后利用VARI工艺与聚酯树脂复合,制成了复合材料板材试样,并在显微镜下观测纱线的形状。研究发现:三维正交机织物的经、纬纱基本呈直线状态,接结纬纱是曲线与直线组合的形状,且形状与在织物中的位置有关,越靠近织物中央,接结纬纱的直线部分越短;接结纬纱使其限定的经纱产生聚集现象,在复合材料中产生贫富树脂区,接结纬纱形状的变化也使织物的结构不均匀。对织造过程的分析表明,造成接结纬纱形状变化的原因是织物形成过程中接结纬纱的滑动,从织物边部到中央,接结纬纱的滑动阻力逐渐增大,接结纬纱的张力也逐渐增大。     

中空型三维机织物的制织及拉伸性能的测试

用实验室小样织机,配合适当的接结组织．制织了具有不同截面的三维空心机织物。测试和分析了这种织物的拉伸性能。     

组合式3D机织物复合材料的拉伸性能

采用正交和角联锁结构进行组合设计,并使用玻璃纤维试织了2种不同结构的组合式3D立体机织物,经与树脂复合制成增强复合材料,对其拉伸性能进行了测试。结果表明,组合式3D机织物增强复合材料具有接近正交3D机织物增强复合材料的弹性模量和抗拉强度。     

层-层正交角联锁机织物及其复合材料的结构及其层切破坏机制研究

采用无损高分辨率X射线成像(显微X-CT)技术对层-层正交角联锁机织物以及复合材料内部结构进行分析,并研究了层间剪切强度与结构之间的关系;通过三维重构展现了机织物的层-层正交角联锁的微观结构,观察到机织物内部的单丝扭转、挤压现象;依据机织复合材料中孔隙和高密度杂质在三维空间的分布,计算了其相应的占比。结果表明：层间剪切实验后的机织复合材料虽然宏观形貌保持了良好的完整性,但内部存在孔隙变形、分层、纤维弯曲、片层断裂等现象;层-层正交角联锁机织结构有效提高了复合材料的层间力学性能,内部的缺陷对复合材料的力学性能有较大的影响;无损高分辨X射线成像技术是研究纤维增强复合材料内部复杂结构特性的有利手段。     

Mechanical properties improvement of silane addition epoxy/3D orthogonal woven composite material

In this study, the influence of silane addition on mechanical properties of epoxy/3D orthogonal glass fiber woven composite was studied. The KH560 silane modification composite specimen reinforced with 3D orthogonal woven fabric/epoxy was manufactured by means of Resin Infusion under Flexible Tooling. The mechanical properties of the epoxy/3D glass fiber woven composites were characterized by tensile and bending tests. The tensile and bending properties of silane-modified 3D orthogonal woven glass composite in warp and weft directions were compared with the pristine or epoxy/glass composite material not coupled using silane. The results show that the tensile and bending properties in warp and weft directions have been improved due to the silane addition. The bonding strength between the fiber and matrix was improved and the delamination and debonding between fiber and matrix was retarded and shifted to cohesive failure of the matrix due to the silane modification. Electron microscopy of the fracture and failure modes of the test specimens were used to support the results and conclusions.     

二维与三维机织复合材料力学性能的实验研究

对超厚三维正交机织复合材料及二维要织层合板人别进行了拉伸和压缩实验,研究比较了两种复合材料刚度和强度特性的差异研究发现无论是三维机织材料的拉压还是二维层合板的拉压应力应变曲线都近似为直线,而且具有脆性破坏的特点;三维复合材料的拉压强度要高于二维层合板.这主要是由于材料不同的增强相结构及纤维含量造成;不同的破坏模式对材料强度影响很大.     

三维机织预型件的织造技术

纺织复合材料预型件的生产工艺有多种,其生产路径主要由最终用途决定。三维机织物是通过对传统织造原理改进加工而成的。二维机织复合材料是一种由二维织物构成的层合材料,而三维机织复合材料是复杂几何结构的整体构件。三维机织复合材料预型件有许多优点,最重要的优点是它避免了二维层合材料的分层现象。介绍了三维机织预型件的织造方法,为纺织复合材料的开发提供了有益的借鉴。     

Modelling and simulation of 3D orthogonal fabrics for composite applications

The present paper focuses on geometric and micromechanical modelling of 3D orthogonal fabrics for composite applications and employs meso-finite element (FE) modelling for it. FE modelling of textile composites is a powerful tool for the homogenisation of mechanical properties, study of stress–strain fields inside the unit cell, determination of damage initiation conditions and sites and simulation of damage development and associated deterioration of the homogenised mechanical properties of the composite. Meso-FE can be considered as a part of the micro-meso–macro-multi-level modelling process, with micromodels (fibres in the matrix) providing material properties for homogenised impregnated yarns and fibrous plies, and macromodel (structural analysis) using results of meso-homogenisation.     

整体褶裥机织面料的织造新方法

为增强机织面料的立体造型效果,提出了具有较强立体肌理特征的褶裥结构设计与织造方法。针对整体褶裥一次成形织造中存在经纱张力大幅波动的技术难题,通过分析机织整体褶裥的成形原理和过程,分析了整体褶裥成形的关键技术,设计了一种具有自适应功能的送经系统。送经机构设计及产品织造结果表明：褶裥部分织造时,地轴经纱停止送经,但受花经打纬时钢筘往复移动的影响,其张力在45 cN 上下波动,而花轴经纱张力在20 cN上下波动,可满足褶裥织造对经纱张力要求,且能实现整体褶裥的高效稳定织造;同时,整体褶裥的每褶长度可在0 ～23 mm之间变化,具有较明显的立体效果。     

基于盐酸的机织物脱矿处理

介绍了机织物的脱矿处理设备.在Benninger脱矿处理装置中使用盐酸,具有减少随后过氧化氢漂白时化学药品的用量优势.但是,对这种有机强酸的正确处理需谨慎,要符合所有操作工序,并严格保证与所有工艺参数一致.