減紗工藝對三維整體編織復合材料細觀結構和力學性能的影響.pdf

1、三維整體編織復合材料是近年來迅速發(fā)展起來的一種高性能復合材料.三維整體編織的主要優(yōu)點是所編成的預制件可以達到任何厚度,多種形狀,而且不分層.應用三維整體編織技術可以直接生產形狀不同的異型預制件,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.而對于變截面預制件一般要采用增減紗工藝來實現截面的均勻變化,但在實際生產中三維異型整體編織技術仍存在著編織理論滯后于實踐的問題,尤其涉及到需要增減紗線數量的構件編織,缺乏對減

2、紗原理的分析和工藝參數的推導.在實際生產中可通過不斷的實驗達到最終預制件外形尺寸的要求,但這會造成對原材料、時間和人力不必要的浪費,而且得到的預制件的性能不穩(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制件的減紗原理,即在保證編織過程按照四步法運動規(guī)律的前提下,通過減紗達到預制件最終的外形尺寸.因此這就必須遵循以下兩個原則:一.保證具有連續(xù)的可編織性;二.盡量保證預制件結構變化均勻性.同時,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制件,通過減紗工藝可以達到預制件整體一次成型.該文中對減紗后四步法1X1三維整體編織復合材料預制件的細觀結構進行了分析,分析的方法采用的是Wang等提出的拓撲分析方法.通過對預制件的細觀結構的研究,得到減紗后通過減紗截面紗線的運動走向和規(guī)律;并推導了減紗前后三維整體編織復合材料纖維體積含量的變化,為今后進一步研究減紗工藝的編織參數和結構參數奠定了基礎.最后該文對減紗前后三維整體編織復合材料的拉伸性能進行研究.主要

4、從拉伸強度、初始模量兩個方面對規(guī)則截面的復合材料和沿軸向變截面的復合材料進行了定量的對比分析,結果表明減紗對復合材料的拉伸強度影響不大;主要體現在對拉伸模量的影響上,編織角為30°的三維整體編織復合材料減紗后力學性能中拉伸模量減小,從而剛度減小.而對于編織角為13°的三維編織復合材料,拉伸模量有所增加.通過對三維整體編織預制件的細觀結構的研究和對減紗前后復合材料拉伸性能的對比分析,為將三維整體編織技術應用于編織變截面異型構件的預制件奠定