三维机织预型件织物设计及其织造的探讨

主要探讨了三维机织预型件的结构设计、织造参数及织造过程,并总结和讨论了三维机织预型件试织 过程中出现的问题及解决的办法,为三维机织预型件的机械化及大规模生产提供一定的理论和生产 依据。     

三维机织预成形件的设计与试织

研究三维结构机织预成形件的结构设计、工艺设计与织造方法.以三维四重纬角连锁织物为例,通过采用包缠纺工艺对玻璃纤维复丝进行织前预处理,改善了玻璃纤维复丝的织造性能;在织造工序,通过选择筘号、经位置线、梭口形状及尺寸、综平时间、投梭时间,并对卷取机构进行改造,采用两把梭子进行引纬、采用分层定位装置、调整吊综高度等方法,在1511S型多臂织机上成功织造了该预成形件.认为对1511S型织机进行改造用来生产三维机织预成形件是可行的.     

制备三维机织热塑复合材料新工艺的探讨

为了解决三维机织热塑复合材料中三维机织预型件的织造和热塑基体浸入预型件这两大难题，开发了制备三维机织热塑复合材料的新工艺，即微编纱的编织——用微编纱织造三维机织预型件——复合固化成型。该工艺的创新点是利用微编纱来织造三维机织预型件，然后复合成型。对微编纱的性能做了基本的介绍，主要探讨了三维机织预型件的织造及复合成型工艺，这为日后三维机织热塑复合材料的生产加工开辟了一条新的途径。     

微编纱的开发与研制

为了解决三维机织热塑复合材料中三维机织预型件的织造和热塑基体浸入预型件这两大难题,开发了织造预型件的微编纱。此纱是将一种纤维采用编织绳带的方法,按照一定的比例均匀包覆在另一种纤维外部而形成,外覆纤维用丙纶,内部纤维用玻璃纤维。通过摩擦实验,表明该微编纱能有效地保护增强纤维,能满足织物组织较复杂的三维机织预型件的织造条件。对微编纱的加工原理、工艺参数的选定进行了分析、探讨,为三维机织热塑复合材料的生产加工开辟了一条新的途径。     

三维板状机织预成形件的设计与试织

讨论了三维板状机织预成形件的结构设计、工艺设计与织造方法，介绍了对1511S型织机进行设备改造的情况及织物加工生产的主要工艺技术条件，对经向纱线张力的控制及三维板状机织预成形件布边组织设计等问题进行了探讨。认为对1511S型织机进行改造用来生产三维板状机织预成形件是可行的。     

三维机织热塑复合材料的弯曲性能测试与分析

对三维机织热塑复合材料的弯曲性能进行了测试和分析。研究结果表明,三维机织热塑复合材料预型件的结构(纱线的直径、三维机织物的结构)、预型件的预拉伸工艺(经纱和接结经的伸直程度)、复合成型工艺(成型压力)都对复合材料的弯曲性能有一定的影响。     

三维机织预型件的织造技术

纺织复合材料预型件的生产工艺有多种,其生产路径主要由最终用途决定。三维机织物是通过对传统织造原理改进加工而成的。二维机织复合材料是一种由二维织物构成的层合材料,而三维机织复合材料是复杂几何结构的整体构件。三维机织复合材料预型件有许多优点,最重要的优点是它避免了二维层合材料的分层现象。介绍了三维机织预型件的织造方法,为纺织复合材料的开发提供了有益的借鉴。     

三维机织复合材料的结构与材料力学性能的关系

介绍了开发三维机织增强复合材料的目的 ,主要阐述了复合材料的预型件结构及其与力学性能 (纵向拉伸弹性模量 )之间的关系     

三维机织复合材料的结构与材料力学性能的关系

介绍了开发三维机织增强复合材料的目的，主要阐述了复合材料的预型件结构及其与力学性能(纵向拉伸弹性模量)之间的关系。     

多层接结三维机织物的结构设计和织造工艺探讨

复合材料的性能与其增强结构有关,本文对多层接结三维机织物的结构特征、结构设计、组织设计和织造工艺进行了探讨,为三维机织预型件生产提供一定的理论和生产依据。     

三维四向碳/碳预制件微孔板压实致密关键技术

为解决手工编织三维四向碳/碳复合材料预制件层间致密不一致的问题,基于预制件成型技术,建立碳纤维铺放高度与纤维体积含量映射关系,设计等距密排微孔板并提出适用于微孔板的加工工艺;同时为保证预制件压实致密过程中纤维流动性好,采用纤维压缩理论,对等距密排微孔板结构进行优化以降低预制件孔隙率。基于位移-压力双闭环控制策略,研制数字化压实装置,实现预制件密度在线动态调控与无损压纱,保证层间密度一致。为验证压实致密关键技术可行性,进行等距密排微孔板压实实验并对预制件进行形貌观测,结果显示采用优化后等距密排微孔板压实的预制件均匀性更好,较优化前等距密排微孔板压实的预制件孔隙率降低50%。     

三维纵横步进编织预成型件的计算机仿真

针对三维纵横步进编织物的建模仿真问题,基于三维纵横步进编织的基本编织原则,引入编织图对其编织模式进行描述,将编织过程转换为数学置换运算过程,通过计算机模拟纵横步进编织运动,并采用Bézier曲线对纱线运动轨迹进行拟合,利用计算机图形技术对三维编织结构进行显示,获得了一种设计与实现三维纵横步进编织预成型件的计算机仿真方法,从而解决了各种纵横步进编织工艺预成型件的仿真问题。同时针对规则截面以及异型截面的预成型件结构进行了仿真分析,仿真结果表明所提出的仿真方法有效、可行。     

三维六向编织预成型件纱线运动规律分析

从三维六向编织预成型件的编织规律入手,采用控制体积单元法分析了预成型件中纱线的运动轨迹,并通过实验观察进行了验证。同时,通过实验观察了预成型件中纱线的实际形态,为三维六向编织预成型件单胞模型的建立奠定了一定的基础。     

蜂窝结构三维纺织品的复合工艺开发

针对具有蜂窝状结构的三维纺织品在复合工艺中存在难以成型、脱模困难的问题,拟采用对传统手糊工艺和真空辅助树脂传递模塑（VARTM）工艺进行改进的方法,对这种结构的纺织品进行复合工艺的新开发。在上述2种传统复合工艺的基础上,采用不同材质的支撑物将平面织物塑造成立体结构的蜂窝材料或对树脂注入口的位置、数量进行调整,制备出5组试样。结果表明：采用手糊工艺制成的蜂窝结构复合材料的厚度误差可达60％ 以上,得不到理想的试样;但采用VARTM工艺再结合石蜡作为结构内部支撑材料并采用水浴加热,可成功地制备出蜂窝结构复合材料。     

A generalized analytical model for predicting the tensile behavior of 3D orthogonal woven composites using finite deformation approach

Over the past few decades, there have been an increasing interest in woven preforms as a reinforcement for composites. The invention of 3D Orthogonal Weaving (3DOW) technology introduced new and enhanced features to the conventional 2D woven preforms. Modeling the tensile behavior of 3DOW composites is very useful to the industry, it helps in characterizing the composite material with minimal need for coupon testing. In this study, a generalized analytical model was developed to predict the entire load–extension curve of the 3DOW preforms and composites including the non-linear region, using the finite-deformation approach. The model relies on the geometry of the structure and the tensile properties of the constituent yarn and resin components as input parameters. The model was generalized to predict the properties of any 3DOW structure, made with spun or filament yarn, jammed and non-jammed, which have any weave architecture, including hybrid composites. The model was verified experimentally for a broad range of experimental composites, including hybrid ones. The results indicated that there was a general good agreement between the experimental and theoretical curves.     

Non-destructive infrared inspection of dry multilayer carbon fibre preforms

Thermography was used for performing non-destructive inspection of dry carbon fibre textile preforms used in manufacturing carbon fibre polymer-matrix composites (CF-PMCs). The aim was to probe the feasibility of identifying defects in thick carbon fibres preforms made from multiple layers of industrial textile reinforcements, before composites are manufactured. Inspecting dry preforms will not replace the inspection of final CF-PMC parts but it can avoid costly and wasteful manufacturing of CF-PMC parts from defective preforms, as the defects sought in this paper cannot be observed by visual inspection. The preforms tested were made of two or four layers of industrial carbon fibre textile reinforcements. They featured defects of different widths, types and orientations. Results show that thermography can identify defects in preforms successfully, and that detection is influenced by the orthotropic thermal conductivity of carbon fibres, by yarn and fabric architecture, by the relative orientations of defects and yarns, and by the number of layers.     

Multiaxis three‐dimensional circular woven preforms – “radial crossing weaving” and “radial in–out weaving”: preliminary investigation of feasibility of weaving and methods

The aim of the study is to develop new preform structures and processes to use in the technical textile and composite industries. Multiaxis and orthogonal three‐dimensional (3D) circular woven preforms and weaving methods have been developed. The multiaxis structure has five yarn sets as (±)bias, axial, circumferential, and radial yarns whereas the orthogonal structure has three yarn sets, axial, circumferential, and radial yarns. Two weaving methods, radial crossing and radial in–out weaving were introduced to form the structures. An experimental rig was constructed to evaluate the methods. Basic process and structure parameters have been identified. The preliminary studies showed that the multiaxis 3D circular woven preforms and methods seemed feasible.     

三维编织物的编织与固化工艺研究概述

三维编织复合材料具有优良的力学性能,已引起了业内广泛的关注。文章主要介绍了三维编织复合材料预制件的编织技术、固化工艺及其特点。     

三维针刺技术研究进展

三维针刺技术实现了立体织物的低成本织造,为深入了解三维针刺的自动化成型设备技术、刺针技术、三维针刺织物(或预制体)及三维针刺复合材料的研究情况,介绍了适用于异型织物的针刺自动化成型设备技术,包括回转预制体和自由曲面预制体针刺成型装备;阐述了现有的刺针刀具技术;归纳了三维针刺织物的新型织造结构,包括多组元混杂针刺织物、针刺/缝合耦合针刺织物、仿形针刺织物和梯度针刺织物;分析了三维针刺复合材料的实验表征、理论分析和数值模拟研究进展情况;最后总结了现有三维针刺技术的发展水平和面临的挑战,并对三维针刺技术的未来发展趋势进行了展望。