二維紡織高性能纖維繩索的研制.pdf

1、隨著航空、通訊、海洋開發(fā)、交通運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)部門對新材料高性能繩索需求日益增長，而化纖繩索存在強(qiáng)度低、變形大、易老化等問題，所以對高性能纖維繩索性能的研究亟待加強(qiáng)。本文主要對高性能纖維繩索從纖維選擇、編織機(jī)改進(jìn)、繩索工藝設(shè)計、拉伸破壞機(jī)理和繩索幾何模型分析等方面進(jìn)行了研究。
　　 本文首先對纖維基礎(chǔ)性能進(jìn)行了選型，主要測試了Kevlar49、碳纖維和聚酰亞胺纖維的力學(xué)性能、熱膨脹系數(shù)和輻照后的力學(xué)性能。結(jié)果表明，Kevlar49纖維

2、的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率都很好，但是Kevlar49熱膨脹系數(shù)和抗輻照性能較差；碳纖維的斷裂伸長率最低，熱膨脹系數(shù)最??；聚酰亞胺纖維輻照后的性能基本不變。另外，針對傳統(tǒng)二維編織機(jī)的張力裝置對紗線磨損嚴(yán)重的問題，本文選用彈簧張力機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)編織紗張力；還設(shè)計了芯紗喂入裝置，成功的實現(xiàn)對編織機(jī)改進(jìn)和調(diào)試。
　　 為了解決繩索延伸率大的問題，本文設(shè)計了二維編織包芯結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)芯紗纖維軸向與外力方向平行，可以有效的利用纖維的強(qiáng)度，減小繩索結(jié)

3、構(gòu)對繩索延伸率的增加；編織紗保護(hù)芯紗不受磨損、輻照等影響。對不同工藝參數(shù)繩索進(jìn)行了拉伸性能測試，結(jié)果顯示編織角為30°時，試樣結(jié)構(gòu)均勻、不會出現(xiàn)露芯現(xiàn)象；編織紗和芯紗比例為40/60時，包芯繩索力學(xué)性能最好；編織組織為1/1時，編織結(jié)構(gòu)緊密、包芯繩索的外觀和性能較好。并對不同纖維編織的包芯繩索進(jìn)行拉伸性能測試，可知P/K-3(編織紗為聚酰亞胺纖維，芯紗為Kevlar49纖維)試樣斷裂強(qiáng)力較大可達(dá)到1300N，P/C(編織紗為聚酰亞胺纖維