六角形編織工藝、結構和性能及編織結構復合材料整合設計.pdf

1、沿織物成型方向取向的三根或多根纖維（或紗線）按不同的規(guī)律運動，從而使纖維（或紗線）傾斜交叉，并相互交織在一起，形成織物，稱為編織。編織技術主要分兩維編織技術與三維編織技術。兩維編織是兩個系列紗線相互纏繞形成的織物結構。三維編織技術是兩維編織技術的延伸，三維編織結構是通過3根或3根以上紗線纏繞或交織以及位移改變而形成的整體結構，在厚度方向上一般包含三根或三根以上紗線。兩維編織和三維編織產品在復合材料預制件、生物醫(yī)用產品開發(fā)等方面有較廣泛應

2、用。兩維編織機器結構較簡單，主要有平帶編織、圓形編織、徑向編織等。三維編織主要有縱橫編織、三維旋轉編織等。為滿足一些新型領域需求，開發(fā)一種能利用細絲進行微觀編織的編織機器具有很大發(fā)展空間。新發(fā)明的六角形編織能滿足此要求，并且具有生產多角形預制件的獨特能力。因此，對三維六角形編織工藝、結構和性能進行研究具有一定意義。同時，為更好利用編織技術進行復合材料預制件設計，綜合傳統兩維編織原理、三維編織原理以及新開發(fā)六角形編織原理開發(fā)一種編織結構預

3、制件整體化設計軟件包具有重要意義。
　　本文主要研究工作有:
　　(1)六角形編織機器原理、構建方法。根據六角形編織基本原理，從硬件和軟件系統兩個方面分別詳細講述新型六角形編織機器的實現。
　　(2)六角形編織結構模擬仿真。采用Matlab編程語言，基于編織結構形成過程，編寫模擬六角形編織結構軟件包，對六角形編織預制件細觀結構進行模擬仿真。
　　(3)六角形編織的多角形結構分析。研究利用三維六角形編織法編織多角形

4、預制件的方法，然后針對典型三角形預制件進行詳細分析，并進一步探討主要工藝參數對該結構復合材料性能的影響。
　　(4)編織結構預制件整合化設計軟件包編寫與設計參數研究。依據兩維編織技術、三維編織技術、六角形編織技術基本原理編寫進行編織結構預制件整合設計的軟件包。然后，基于一些編織結構預制件設計結果，分別對編織工藝以及編織預制件主要參數進行系統研究分析。為合理設計編織預制件提供理論依據。
　　論文主要結論:
　　(1)所建

5、造的六角形編織機器采用高精度步進電機驅動，基于Labview軟件開發(fā)平臺自定義編寫程序控制，具有很大靈活性、可擴展性。該六角形編織機同時具備利用微觀細絲進行精細化編織能力;可實現最大數目紗線承載。
　　(2)實踐證明利用Matlab語言編寫的模擬仿真軟件包能夠對六角形編織預制件微觀結構進行有效模擬仿真，并且該程序具有開放性，可進一步擴展，為研究編織結構預制件內部結構提供了一個有效工具。
　　(3)研究發(fā)現六角形編織具有編織多

6、角形預制件的獨特能力。通過新型六角形編織預制件（三角形）的細觀結構分析發(fā)現，預制件包含內部單胞、面單胞和角單胞三類單胞模型。然后對復合材料彈性常數進行研究，發(fā)現六角形編織復合材料和四步法編織復合材料力學性能存在一定差異。
　　(4)利用Matlab軟件開發(fā)的編織結構復合材料整合設計軟件包能夠對兩維編織、三維編織以及六角形編織預制件進行預先設計，通過一些預制件設計實例證實了該軟件包的可靠性與實用性?？捎行е笇ч_發(fā)人員進行預制件設計。

7、
　　(5)基于所開發(fā)的編織結構復合材料整合設計軟件包，對編織工藝與編織結構預制件進行參數化研究，發(fā)現以下規(guī)律:對兩維編織而言，編織速度與編織角度存在很大關系;編織紗和軸紗線密度及其比率對纖維體積分數都具有重要影響。對三維編織而言，編織尺寸由編織紗數目和編織角確定;編織角度、編織紗線粗細對纖維體積分數有影響。在相同編織角下，帶軸紗六角形編織結構具有比帶軸紗笛卡爾式編織結構更高纖維體積分數;但在不含軸紗情況下，笛卡爾式編織纖維體積分