三维立体机织物板材预制件的研究和织造.pdf

堕堡塑!堑佥盐量壁型!苎±圭墨堕堡塑!墨佥盟壁堂查±金堡墨堡! !塑!生 ■■——————■———■—■—一■ 1 ■ ■ I 1 1 II—■●■●__●I 三维立体机织物板材预制件的研究与织造 郭丹凤，石广兴 (北京玻钢院复合材料有限公司，北京102101) 摘要：本文主要介绍如何利用二维织机织造三轴向正交结构和角联锁结构两种简单的三维立体机织物板材预制件．确定 了工艺的可行性，使规模化生产低成本三维机织物板材预制件成为可能，从而使原本性能优异却价格不菲的三维立体机织物 板材预制件得以广泛应用。 关键词：三维立体机织物板材预制件；角联锁结构；三轴向正交结构；二维织机 1 前言 2．1正交结构板材预制件 纤维增强复合材料的应用日益广泛，在各种类 2．1’l 正交结构板材预制件的结构 型的纤维增强复合材料中，三维立体机织物增强是 正交结构板材预制件的经向截面图如图1所 一种非常有效的增强型式，尤其是用三维立体机织 示，1、2、3、4、5、6、7、8均为经纱，9为垂纱，黑点为纬 物增强的复合材料板材，其整体化的纤维增强构件 纱。其中，1、2两层经纱和纬纱交织为一层织物，3、 更是赋予材料极佳的层间剪切强度、较好的抗冲击 4两层经纱和纬纱交织成为一层织物，同样。5、6和 损伤性、较高的比强度与模量和适宜的韧性。因此， 7、8层经纱分别和纬纱交织，形成织物，然后，第9 层纱即垂纱把这四层织物连接起来，形成一个厚度 纤维增强复合材料板材被广泛应用于建筑业、工业、 航空航天以及汽车制造业等领域。 为四层织物的板材预制件。 传统的纤维增强复合材料板材并不是采用三 维立体机织物作增强体，它一般采用单层纤维布 经层压工艺而成。这类板材有一个缺点，即材料 的层间剪切强度低。在冲击载荷的反复作用下，层 问容易开裂。为了提高这类材料的层间剪切强 ’度，可采用缝编的方法，但是，此种方法容易刺伤 纤维，从而影响材料的力学性能，而且此法不易实 现机械化生产。采用三维立体机织物作为增强体 图1 正交结构板材预制件的经向截面图 的复合材料板材就可以很好地解决材料的层间剪 2．1．2正交结构板材预制件的上机图 切强度低的问题。 正交结构板材预制件的上机图如图2所示，其 目前，大部分的三维立体机织物都是在专门的 左下方为组织图，左上方为穿综图，右下方为纹板 三维立体织机或正交三轴向织机上织造的，工艺和 图，右上方为提综顺序图。在组织图中，每9根经纱 结构比较复杂，设备昂贵。本文的另一个创新点是 为一个组织循环，每8纬为一个投梭循环，涂黑的部 通过确定织物组织搭配和投梭路径，成功地在普通 分表示经纱提起在纬纱上方，没有涂黑的地方表示 小样织机上织造出这两种三维织物，确定了利用二 经纱沉在纬纱下方，经纬纱上下交织，形成织物。穿 维织机织造简单三维织物的可行性。 综采取了顺穿的方法，总共用了九片综框。穿筘时 2具体织造方法 仍然采用一筘齿两入的方法，即每两根经纱穿人一 本节分别从预制件的结构、上机图以及具体织 个筘齿内，穿筘图从略未画。由于采用的穿综方法 造步骤进行介绍，首先介绍正交结构板材预制件，其 为顺穿法。所以纹板图和组织图是一样的，纹板图上 次介绍角联锁结构板材预制件。 自左向右涂黑的地方要在对应的纹板上钉上纹钉。