三維編織異型復(fù)合材料的細觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能研究.pdf

1、三維編織復(fù)合材料應(yīng)用的日益廣泛，對其展開的研究也越來越深入。迄今為止的研究主要是以常規(guī)矩形截面三維編織物為對象。然而，在三維編織復(fù)合材料的實際應(yīng)用中，在很多情況下構(gòu)件形狀并不是簡單的矩形截面，而是以矩形組合截面的形式出現(xiàn)，即異型截面，如:工字形、T形、L形、口字形等等，本文研究三維編織異型復(fù)合材料的細觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。文章提供兩種不同的編織方法，即異型件的直角編織工藝和圓角編織工藝。在異型件直角編織工藝中，經(jīng)過分析紗線運動軌跡發(fā)現(xiàn)由傳統(tǒng)

2、編織方法成型的L型異型件中交接區(qū)域的紗線交織與其它部分交織情況不同。不同的交織決定了在交接區(qū)域中存在三種不同的單胞結(jié)構(gòu):交接內(nèi)部單胞、交接表面單胞和交接角單胞;圓角編織工藝形成的編織件整體結(jié)構(gòu)均勻，在拐角或交接區(qū)域中紗線的交織情況和其他部分紗線交織的情況相同。
　　 本論文主要完成了以下幾個方面的工作:
　　 分析四步法三維編織工藝原理，分析編織循環(huán)中紗線的平面運動軌跡，根據(jù)紗線的運動軌跡可知在矩形編織件中存在三種不同的

3、單胞:內(nèi)部單胞、表面單胞和角部單胞;分析編織工藝參數(shù)與編織件尺寸之間的關(guān)系。
　　 以碳纖維為原料，分別采用兩種不用的編織工藝，直角編織工藝和圓角編織工藝進行異型編織件的編織。分析兩種不同編織工藝的編織過程、紗線的平面運動軌跡，建立在交接區(qū)域中單胞模型。分析兩種編織工藝中紗線的運動軌跡在交接區(qū)域中的差異，并進一步對建立的單胞模型進行分析和對比，包括單胞中紗線的組成以及單胞中紗線的編織角。
　　 對編織件進行固化，選擇相同

4、的固化條件，固化成型分別具有直角和圓角結(jié)構(gòu)的三維編織異型復(fù)合材料。對兩種固化成型的復(fù)合材料的橫截面進行表觀對比，利用兩種不同的計算方法，體積法和密度法計算兩種復(fù)合材料中紗線的體積分數(shù)。
　　 最后，將上述固化成型的復(fù)合材料制成具有相同尺寸的測試件，進行力學(xué)性能測試。本章主要研究交接區(qū)域中紗線的結(jié)構(gòu)對材料性能的影響，所以對測試件角部進行力學(xué)性能的測試，角部變形能力的大小測試包括角變大和變小兩方面。研究表明，傳統(tǒng)編織方法形成的復(fù)合材