六角形編織工藝、結(jié)構(gòu)和性能及編織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料整合設(shè)計(jì).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(yùn)動(dòng)，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(chēng)為編織。編織技術(shù)主要分兩維編織技術(shù)與三維編織技術(shù)。兩維編織是兩個(gè)系列紗線相互纏繞形成的織物結(jié)構(gòu)。三維編織技術(shù)是兩維編織技術(shù)的延伸，三維編織結(jié)構(gòu)是通過(guò)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(jié)構(gòu)，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(chǎn)品在復(fù)合材料預(yù)制件、生物醫(yī)用產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面有較廣泛應(yīng)

2、用。兩維編織機(jī)器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)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(zhuǎn)編織等。為滿足一些新型領(lǐng)域需求，開(kāi)發(fā)一種能利用細(xì)絲進(jìn)行微觀編織的編織機(jī)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(chǎn)多角形預(yù)制件的獨(dú)特能力。因此，對(duì)三維六角形編織工藝、結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行研究具有一定意義。同時(shí)，為更好利用編織技術(shù)進(jìn)行復(fù)合材料預(yù)制件設(shè)計(jì)，綜合傳統(tǒng)兩維編織原理、三維編織原理以及新開(kāi)發(fā)六角形編織原理開(kāi)發(fā)一種編織結(jié)構(gòu)預(yù)

3、制件整體化設(shè)計(jì)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(jī)器原理、構(gòu)建方法。根據(jù)六角形編織基本原理，從硬件和軟件系統(tǒng)兩個(gè)方面分別詳細(xì)講述新型六角形編織機(jī)器的實(shí)現(xiàn)。
　　(2)六角形編織結(jié)構(gòu)模擬仿真。采用Matlab編程語(yǔ)言，基于編織結(jié)構(gòu)形成過(guò)程，編寫(xiě)模擬六角形編織結(jié)構(gòu)軟件包，對(duì)六角形編織預(yù)制件細(xì)觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬仿真。
　　(3)六角形編織的多角形結(jié)構(gòu)分析。研究利用三維六角形編織法編織多角形

4、預(yù)制件的方法，然后針對(duì)典型三角形預(yù)制件進(jìn)行詳細(xì)分析，并進(jìn)一步探討主要工藝參數(shù)對(duì)該結(jié)構(gòu)復(fù)合材料性能的影響。
　　(4)編織結(jié)構(gòu)預(yù)制件整合化設(shè)計(jì)軟件包編寫(xiě)與設(shè)計(jì)參數(shù)研究。依據(jù)兩維編織技術(shù)、三維編織技術(shù)、六角形編織技術(shù)基本原理編寫(xiě)進(jìn)行編織結(jié)構(gòu)預(yù)制件整合設(shè)計(jì)的軟件包。然后，基于一些編織結(jié)構(gòu)預(yù)制件設(shè)計(jì)結(jié)果，分別對(duì)編織工藝以及編織預(yù)制件主要參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究分析。為合理設(shè)計(jì)編織預(yù)制件提供理論依據(jù)。
　　論文主要結(jié)論:
　　(1)所建

5、造的六角形編織機(jī)器采用高精度步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，基于Labview軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)自定義編寫(xiě)程序控制，具有很大靈活性、可擴(kuò)展性。該六角形編織機(jī)同時(shí)具備利用微觀細(xì)絲進(jìn)行精細(xì)化編織能力;可實(shí)現(xiàn)最大數(shù)目紗線承載。
　　(2)實(shí)踐證明利用Matlab語(yǔ)言編寫(xiě)的模擬仿真軟件包能夠?qū)α切尉幙楊A(yù)制件微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效模擬仿真，并且該程序具有開(kāi)放性，可進(jìn)一步擴(kuò)展，為研究編織結(jié)構(gòu)預(yù)制件內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)有效工具。
　　(3)研究發(fā)現(xiàn)六角形編織具有編織多

6、角形預(yù)制件的獨(dú)特能力。通過(guò)新型六角形編織預(yù)制件（三角形）的細(xì)觀結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，預(yù)制件包含內(nèi)部單胞、面單胞和角單胞三類(lèi)單胞模型。然后對(duì)復(fù)合材料彈性常數(shù)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)六角形編織復(fù)合材料和四步法編織復(fù)合材料力學(xué)性能存在一定差異。
　　(4)利用Matlab軟件開(kāi)發(fā)的編織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料整合設(shè)計(jì)軟件包能夠?qū)删S編織、三維編織以及六角形編織預(yù)制件進(jìn)行預(yù)先設(shè)計(jì)，通過(guò)一些預(yù)制件設(shè)計(jì)實(shí)例證實(shí)了該軟件包的可靠性與實(shí)用性?？捎行е笇?dǎo)開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行預(yù)制件設(shè)計(jì)。

7、
　　(5)基于所開(kāi)發(fā)的編織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料整合設(shè)計(jì)軟件包，對(duì)編織工藝與編織結(jié)構(gòu)預(yù)制件進(jìn)行參數(shù)化研究，發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律:對(duì)兩維編織而言，編織速度與編織角度存在很大關(guān)系;編織紗和軸紗線密度及其比率對(duì)纖維體積分?jǐn)?shù)都具有重要影響。對(duì)三維編織而言，編織尺寸由編織紗數(shù)目和編織角確定;編織角度、編織紗線粗細(xì)對(duì)纖維體積分?jǐn)?shù)有影響。在相同編織角下，帶軸紗六角形編織結(jié)構(gòu)具有比帶軸紗笛卡爾式編織結(jié)構(gòu)更高纖維體積分?jǐn)?shù);但在不含軸紗情況下，笛卡爾式編織纖維體積分