減紗工藝對(duì)三維整體編織復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響.pdf

1、三維整體編織復(fù)合材料是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種高性能復(fù)合材料.三維整體編織的主要優(yōu)點(diǎn)是所編成的預(yù)制件可以達(dá)到任何厚度,多種形狀,而且不分層.應(yīng)用三維整體編織技術(shù)可以直接生產(chǎn)形狀不同的異型預(yù)制件,如規(guī)則截面的"T"型件、工字梁,沿編織方向變截面的等壁厚的圓錐形試件等.而對(duì)于變截面預(yù)制件一般要采用增減紗工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)截面的均勻變化,但在實(shí)際生產(chǎn)中三維異型整體編織技術(shù)仍存在著編織理論滯后于實(shí)踐的問(wèn)題,尤其涉及到需要增減紗線數(shù)量的構(gòu)件編織,缺乏對(duì)減

2、紗原理的分析和工藝參數(shù)的推導(dǎo).在實(shí)際生產(chǎn)中可通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)達(dá)到最終預(yù)制件外形尺寸的要求,但這會(huì)造成對(duì)原材料、時(shí)間和人力不必要的浪費(fèi),而且得到的預(yù)制件的性能不穩(wěn)定.該文中從減紗的原因入手,首次研究分析了三維整體編織預(yù)制件的減紗原理,即在保證編織過(guò)程按照四步法運(yùn)動(dòng)規(guī)律的前提下,通過(guò)減紗達(dá)到預(yù)制件最終的外形尺寸.因此這就必須遵循以下兩個(gè)原則:一.保證具有連續(xù)的可編織性;二.盡量保證預(yù)制件結(jié)構(gòu)變化均勻性.同時(shí),研究了具體的減紗工藝,并采用減紗工

3、藝編織了沿軸向變截面的預(yù)制件,通過(guò)減紗工藝可以達(dá)到預(yù)制件整體一次成型.該文中對(duì)減紗后四步法1X1三維整體編織復(fù)合材料預(yù)制件的細(xì)觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,分析的方法采用的是Wang等提出的拓?fù)浞治龇椒?通過(guò)對(duì)預(yù)制件的細(xì)觀結(jié)構(gòu)的研究,得到減紗后通過(guò)減紗截面紗線的運(yùn)動(dòng)走向和規(guī)律;并推導(dǎo)了減紗前后三維整體編織復(fù)合材料纖維體積含量的變化,為今后進(jìn)一步研究減紗工藝的編織參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)奠定了基礎(chǔ).最后該文對(duì)減紗前后三維整體編織復(fù)合材料的拉伸性能進(jìn)行研究.主要

4、從拉伸強(qiáng)度、初始模量?jī)蓚€(gè)方面對(duì)規(guī)則截面的復(fù)合材料和沿軸向變截面的復(fù)合材料進(jìn)行了定量的對(duì)比分析,結(jié)果表明減紗對(duì)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度影響不大;主要體現(xiàn)在對(duì)拉伸模量的影響上,編織角為30°的三維整體編織復(fù)合材料減紗后力學(xué)性能中拉伸模量減小,從而剛度減小.而對(duì)于編織角為13°的三維編織復(fù)合材料,拉伸模量有所增加.通過(guò)對(duì)三維整體編織預(yù)制件的細(xì)觀結(jié)構(gòu)的研究和對(duì)減紗前后復(fù)合材料拉伸性能的對(duì)比分析,為將三維整體編織技術(shù)應(yīng)用于編織變截面異型構(gòu)件的預(yù)制件奠定