天然纤维纬编双轴向织物力学及透气性能研究

为了改善纬编双轴向多层衬纱织物原材料废弃后难降解的问题,采用天然棉纤维作为衬经纱、衬纬纱,涤纶低弹丝作为捆绑纱织造纬编双轴向多层衬纱织物,并对织物的机械力学性能和透气舒适性进行测试。结果表明:采用棉纤维织造的纬编双轴向多层衬纱织物拉伸断裂强力较高,纵向拉伸断裂强力明显高于横向,除纵向棉纱含量稍高于横向外,1+1罗纹捆绑纱也起了重要作用;轴向拉伸断裂强力优于斜向拉伸断裂强力,主要因为拉伸断裂机理的变化。此外,通过对织物压缩、弯曲性能测试,表明织物具有良好的压缩回弹性及弯曲性能,织物透气量可达800 mm/s,具有良好的透气舒适性。     

纬编双轴向针织物增强复合材料的拉伸性能研究

对增强衬纱为玻璃纤维和芳纶纤维的纬编双轴向多层衬纱织物的拉伸性能进行测试,介绍了试验方法,并对试验结果进行分析,结果表明:该类复合材料具有很好的拉伸性能,两种纤维的增强复合材料横向拉伸性能均优于纵向,其拉伸断裂都为脆性断裂。     

纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料线圈结构几何模型的建立

在对以往针织物增强复合材料结构分析的基础上，文中首次提出了一种新型增强复合材料结构的几何模型，该复合材料以天津工业大学复合材料研究所最新研制成功的专利产品——纬编双轴向多层衬纱(MBWK)织物作为增强材料(若干层)。从对线圈曲线的平面投影几何分析入手，推导出了其空间曲线方程。其分析为进一步对纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料的力学性能的预测作了理论上的准备。     

双轴向纬编织物热塑性单层板的拉伸性能

采用以纬平针为地组织,经纬向衬入玻璃纤维和聚丙烯纤维的双轴向纬编结构预型件,利用热压方法制备复合材料单层板,研究了双轴向纬编针织物热塑性单层板的拉伸性能以及拉伸各向异性。通过改变衬纬玻璃纤维长丝的线密度,分析了纤维体积含量对材料初始模量和断裂强度的影响关系,并对材料的断裂形式进行了分析。试验表明,双轴向纬编织物热塑性复合材料的轴向拉伸和非轴向拉伸的力学性能有较大差异,材料的轴向拉伸初始模量和断裂强度与纤维体积含量成正比,衬纱的引入提高了针织物复合材料的力学性能。     

预定向增强针织物线圈结构模型的研究进展

预定向增强针织物是一种在复合材料领域里广泛应用的针织结构,它们的线圈几何结构对复合材料的力学性能有很大的影响.文中介绍了针织物线圈结构模型的研究历史,对经编和纬编预定向增强针织物线圈结构模型进行了详细的分析讨论.经编包括:衬纬经编线圈结构模型、双轴向增强经编织物线圈模型、MWK织物(多轴向增强经编织物)的单胞分析模型和经编多轴向增强结构的三维模型;纬编包括:MBWK织物(纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料)的线圈几何模型和用NURBS方法建立MBWK织物的线圈结构模型.     

采用AT89C52实现双轴向纬编针织机的微机控制系统

介绍了多层双轴向纬编衬线织物的特点:三维曲面可成形性好、不起皱、衬纱层数多,适用于增强三维曲面复合材料的生产.阐述了采用AT89C52实现双轴向纬编针织机微机控制系统的组成--单片机控制系统和动力控制系统.采用该系统后,实现了双轴向纬编针织机自动编织、自动工艺参数调整等功能,既简化了机器的机械传动机构,提高了机器的自动化程度,又降低了制造成本.     

纬编双轴向衬纱织物的发展及应用综述

纬编双轴向多层衬纱织物具有良好的力学性能和可成型性能，本文简要介绍了其结构及性能特点，并将其与经编多轴向织物进行了比较，同时介绍了该类织物的发展情况。最后介绍了几种纬编双轴向织物的具体应用实例。     

纬编衬经衬纬管状织物增强复合材料研究进展

为促进纬编衬经衬纬管状织物增强复合材料的整体设计与可持续发展,总结了现有纬编衬经衬纬管状织物及其复合材料的国内外研究现状,重点梳理及分析了纬编衬经衬纬管状织物的制备及其复合材料的力学性能研究进展,包括纬编衬经衬纬织物的结构特点,纬编衬经衬纬管状织物的设计成形,衬经衬纬圆纬机及其编织原理,纬编管状织物增强复合材料的实验研究、细观几何模型及数值模拟。结合纬编衬经衬纬管状织物增强复合材料的发展实际,从结构设计成形、力学性能分析、产业领域应用3个方面深入研究纬编衬经衬纬管状织物增强复合材料。指出开发符合产业需求的高性能纬编衬经衬纬管状织物增强复合材料将是未来研究方向。     

冲击波在陶瓷增强纬编双轴向多层衬纱织物及机织物复合材料中传递的表征

为了分析冲击波在复合材料内的传递规律,通过将纬编双轴向(MBWK)多层衬纱织物、机织物与陶瓷层交替铺层与不饱和聚酯树脂进行复合制备了复合材料,利用落锤冲击试验机对复合材料进行冲击测试,研究了试样冲击破坏后陶瓷片裂纹扩展及碎裂规律,探讨了冲击应力在不同结构复合材料内部的传播规律,并分析了MBWK织物增强复合材料的冲击应力波传播机制。结果表明:复合材料在冲击过程中,出现了材料的分层损伤;冲击应力波横波表现在陶瓷材料表面,即造成陶瓷材料环形损伤;冲击应力波纵波沿材料厚度方向传播,复合材料各层对能量的吸收有差别;同时,相同工艺条件下,机织物复合材料破坏面积小、裂纹数量少,说明机织物复合材料对冲击能量吸收较多、抗冲击性能较好。     

高性能纤维纬编针织物增强复合材料研究进展

对高性能纤维纬编针织物增强复合材料所用纤维、组织结构和成形工艺进行分析。指出目前应用较多的高性能纤维有玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维等,等离子体改性、超声波浸渍改性、化学沉积改性处理方法能够有效提高这些纤维的界面结合力。常用的纬编针织物结构主要有单面纬平针、双面罗纹及其变化组织,其中1+1变化纬平针制备的纬编针织物增强复合材料中高性能纤维体积含量较高。成形工艺多采用手糊成形、模压成形、树脂传递模塑成形和铺层成形工艺。该研究可为提升高性能纤维纬编针织物增强复合材料整体性能提供参考。     

纬编双轴向多层衬纱织物的几何结构

介绍了MBWK织物(纬编双轴向多层衬纱织物)的发展现状和性能特点,深入研究了MBWK织物的几何结构,在假设衬纱和绑缚纱在织物中具有理想截面形状的条件下,建立了MBWK织物的单胞几何模型.针对该织物结构的特殊性,文中首次提出了绑缚紧度的概念,即绑缚纱线圈实际长度与其几何长度之比,它和衬纱紧度共同影响着MBWK织物的成形性能.     

纬编双轴向织物复合材料的弹道冲击响应

对深冲成型的防弹制品，纬编双轴向织物具有良好的加工特性，可使最终产品既没有搭缝又能避免形成褶皱。研究UHMWPE纤维双轴向织物复合材料在弹道冲击作用下的响应特征，发现这种织物结构增强的复合材料与其它结构形式增强的复合材料的弹道冲击响应基本类似，但又有其特殊性。     

双轴向增强纬编间隔针织物的性能特点

双轴向增强纬编间隔针织物是一种新型的纬编结构，它由两个独立的纬平针衬经衬纬结构通过一组经纱连接而成。这种结构不仅具有间隔大小调节方便、间隔纱种类的使用不受限制等特点，而且表面结构尺寸稳定，力争性能好，在轻型夹心复合材料结构中具有良好的应用前景。文中主要介绍这种织物的结构特点和拉伸力学性能。     

新型双轴向增强纬编间隔织物复合材料的制造及平压性能研究

文章利用玻璃纤维编织一种新型双轴向增强纬编间隔织物,并制作了该种结构的织物增强复合材料。与泡沫夹层结构的平压性能相比,双轴向增强纬编间隔织物复合材料的平压强度是泡沫夹层结构的两倍之多,平压弹性模量达到四倍,在产业用方面具有很大的应用前景。     

纬编双轴向抽纱织物的圆柱面成型

为解决深度冲压复杂曲面制件边缘和局部出现的设计上不能接受的纱线拥挤、堆积和起拱、起皱现象,进行了纬编双轴向抽纱织物的圆柱面成型性实验,比较了全部衬纬/衬经和部分衬纬/衬经纬编双轴向织物的剪切变形角和成型性。研究结果表明：纬编双轴向抽纱织物的圆柱面成型性能优于纬编双轴向满穿织物,而且成型高度提高25%以上;与满穿织物成型相比,抽纱织物达到成型高度极限时,其相应的剪切变形极限角显著减小,大约为20°。     

碳纤轴纱对编织复合材料力学性能影响研究

对不同角度下玻纤双轴与玻纤碳纤三轴编织复合材料进行了拉伸试验,研究角度及碳纤轴纱对复合材料拉伸性能、破坏模式影响。结果表明,碳纤维轴纱可以增强材料拉伸强度及模量,使材料更具弹性,降低断裂伸长率。当编织角为60°左右时,拉伸强度增加最大,为219.9 MPa。编织角增大,拉伸强度降低且影响较大。碳纤轴纱复合材料破坏模式为局部基体破裂,部分纤维束断裂。     

纬编双轴向多层衬纱织物增强高性能头盔

介绍了MBWK织物(纬编双轴向多层衬纱织物)的结构以及拉伸、弯曲等力学性能.比较了该织物与经编双斜向(±45°)、双轴向(0°/90°)、多轴向(0°/90°/±45°)织物,UD材料及机织物的成型性.分析了MBWK织物在开发高性能头盔方面的优势.MBWK织物继承了经编轴向织物的力学优点且成型性颇佳,其纱线潜能利用率高,幅宽可以加大,上机操作灵活.     

三维横编间隔织物的编织工艺及其性能

为开发适合不同应用领域的曲面复合材料,采用新型三维曲面间隔结构,在电脑横机上用芳纶纱编织了带有双层罗纹连接中间层的横编间隔织物,探讨了编织步骤和编织工艺。在此基础上通过在间隔织物纬向的2个表层衬入芳纶增强纱,改进了织物的力学性能。通过调整编织程序,开发出不同曲率的间隔织物。在英斯特朗电子万能材料试验机上测试有增强纱和无增强纱织物的横、纵向拉伸性能,比较分析这2种织物的应力应变曲线。结果表明,在其他条件相同时,有增强纱的三维横编间隔织物横向、纵向拉伸应力增加明显,变形较少,织物尺寸稳定。     

2.5D角联锁织物厚向压缩特性的实验研究

以碳纤维2.5D衬经结构织物为例,初步研究了2.5D角联锁织物厚度方向压缩特性,利用万能材料试验机测得织物厚度与压缩应力的关系。研究发现,当压缩应力小于3 MPa时,经验指数取为3的多层平纹织物压缩模型可用于2.5D衬经织物厚度与压缩应力关系估算。在4种不同压缩应力下制备2.5D衬经结构复合材料,进一步观测经向和纬向截面内经纱、衬经纱和纬纱屈曲变化情况,引用纱线段局部屈曲角分布定量表征纱线的屈曲程度。结果发现:经纱的屈曲程度最高,随压缩应力的增加,经纱的屈曲程度降低;当压缩应力超过一定范围时,经纱屈曲程度反而增加,衬经纱和纬纱基本呈伸直状态,衬经纱屈曲程度增加,纬纱伸直度增加。     

体积含量对织物/水泥复合材料弯曲性能的影响

采用无碱玻璃纤维机织物,制备了不同体积含量的织物增强水泥基复合材料,通过三点弯曲抗折强度试验和断裂面形貌数码照片分析,研究了织物体积含量对机织物增强水泥基复合材料弯曲性能的影响。研究结果表明,玻璃纤维机织物体积含量从1%上升到5%时,织物增强水泥复合材料全载荷挠度曲线的形状和弹性模量没有明显变化,经向抗折强度从8.5 MPa上升到17.8 MPa,纬向抗折强度从8.1 MPa上升到17.2 MPa,但增加的幅度与聚合物基单向复合材料纵向强度的混合定律不相符,断裂能从0.53 kJ/m2上升到1.89 kJ/m2,且增加的幅度明显增大。