三维编织炭纤维预制件压缩性实验研究

采用压缩实验对三维编织四向、五向和六向结构炭纤维预制件在受压时的厚度与纤维体积含量的变化和压缩参数进行了研究,得到了首次压缩后干湿态炭纤维预制件的最大纤维体积含量,以及干态炭纤维预制件3次压缩后的最终纤维体积含量。结果表明,预制件的干湿状态和受压缩次数对预制件的压缩性有显著影响。预制件在卸除载荷后发生部分回弹,各编织结构预制件的初始预制件体积压缩性随着压缩次数的增加而减小;从结构上看,各编织结构预制件的编织纱截面和轴纱截面形状在压缩后发生改变。

碳纤维三维编织复合材料预制件厚度的测量

提出了一种利用电涡流传感器进行碳纤维三维编织复合材料预制件厚度测量的研究方法,给出了测量系统的测量原理、硬件组成及软件设计框图,并对测得的厚度值进行了分析.实验证明,使用该系统测量的数据准确,精度高.

三维方型编织预制件的纱线编织结构

主要研究了四步法 1× 1编织预制件的纱线编织结构。采用控制体积单元法和实验观察相结合的方法 ,根据携纱器的编织运动规律 ,将预制件分为三个区域 ,识别了局部单胞模型。在椭圆形横截面假设的基础上 ,考虑了编织纱线的填充因子 ,建立了编织工艺参数之间的关系。

变截面三维编织预制件的增减纱机制

从单元体角度分析了变截面三维编织预制件织造过程中增加或减少纱线的机制,讨论了单元数量减少法和单元尺寸缩减法2种具体实施方案的工艺、适用性和优缺点。采用数字摄影技术对预制件的表观结构进行了观测;采用拓扑方法对表面和内部减纱点处的纱线运动轨迹进行了分析,建立了纱线空间交织结构的几何模型。结果表明,采用2种减纱工艺制作的变截面预制件表面均无通透性孔洞缺陷,内部纱线倾斜方向无改变,倾斜角度稍有变化,整体结构不会出现明显应力集中,可以单独或联合使用制作变截面构件。

基于单向流动研究三维编织预制件的渗透性

采用单向法测量了三维编织预制件的饱和与不饱和渗透率,从渗透率实验确定了毛细压力,研究了纤维体积分数对饱和、不饱和渗透率的影响。分析了编织参数、注入压力对渗透率测量的作用,以注入压力Pm为x轴,以相同的某一段时间所到达的流动前沿的平方(x2)为y轴作图,并拟合成直线,该直线与x轴的水平截距即为毛细压力。实验结果表明:随着纤维体积分数的增加,饱和渗透率与不饱和渗透率均降低,且饱和渗透率大于不饱和渗透率;编织结构影响渗透率,不饱和渗透率随着编织角的增加而减小;准确的渗透率的测试结果不依赖注入压力,开始阶段渗透率值较大,随着充模距离的增加,渗透率逐渐降低,并趋于稳定值。

四步法三维编织预制件的渗透率

采用径向法测量了三维编织预制件的渗透率,利用修正注入半径的循环方法,基于Visual C++计算了渗透率的大小,主渗透率方向分两步确定:一是通过选择阈值的图像处理运算提取流动前沿;二是采用Matlab中的非线性最小二乘法将所得轮廓进行椭圆拟合,并计算该椭圆长轴方向与编织方向的夹角。结果表明:编织参数影响渗透率,当编织角一定时,随着纤维体积含量的增加,主渗透率降低;当纤维体积含量一定时,随着编织角的增加,主渗透率降低,但主渗透率的方向不随编织角的变化而改变,始终保持与编织轴向一致。

基于霍夫变换的三维编织复合材料预制件表面编织角测量

针对三维编织复合材料预制件表面编织角人工测量准确性差、效率低等问题,提出了一种基于霍夫变换的三维编织复合材料预制件表面编织角测量方法.首先对图像进行倾斜校正,然后根据水平灰度投影曲线相邻波峰、波谷的位置分割出每一行花节,并计算编织材料的纹理方向;基于霍夫变换去除每一行第一个不完整的花节,并在此基础上分割出所有完整花节;在每一个花节区域利用霍夫变换检测直线,根据两条交叉直线的斜率计算得到每一个花节的编织角.实验结果表明:本文方法的测量绝对误差小于0.5°.

四步法三维编织减纱预制件表观模拟

对四步法三维编织减纱预制件表面外观进行了分析,结合实际工作需要,设计了三维编织减纱预制件的计算机表现模拟算法,并经过编程和测试实现了四步法三维编织减纱预制件的计算机表观模拟．

三维编织复合材料预制件厚度在线测量及其不匀分析系统

本文讨论了三维编织复合材料预制件厚度在线测量系统的测量原理与结构组成，并对测量结果进行分析，本系统的研制成功，填补了该领域的空白，为复合材料的力学性能研究和正确制造三维编织复合材料预制件提供了必要的基础。

三维编织预制件真实感图形的显示

由于三维编织预制件表面结构的曲线化和多样化，显示其真实感图形要求结构划分合理、精细，其计算量相当大．本文利用ＳＵＮ工作站ＸＧＬ图形库强大的函数功能和运算功能，初步建立了三维编织预制件的光照模型，实现了对其真实感图形的较好显示．

减纱工艺对三维编织矩形截面预制件的细观结构的影响

对通过减纱工艺形成的变截面三维编织预制件的细观结构进行了研究,并采用拓扑方法进行理论分析,得到了减纱后通过减纱截面的纱线运动走向和变化规律,从而为更精确的制定异型三维编织预制件的编织工艺打下了基础.

三维编织预制件厚度的超声波在线测量

采用超声脉冲回波法对具有封闭横截面形状的碳纤维三维编织预制件的厚度进行在线测量。分析了超声波在三维编织预制件内的传播原理,建立了由微机、步进电机、齿轮、丝杠和探头组成的A型脉冲回波法检测系统和加压装置。实验结果表明:三维编织预制件内部纤维束倾斜,造成超声波衰减比较严重,但是选用水做耦合剂,在适当的压力和探头频率下,超声法可以透射三维编织预制件,获得预制件的厚度信息;随着预置压力的增大,超声波测试的厚度值趋于稳定;探头频率对测试结果数据影响不明显。

三维编织复合材料预制件表面图像技术的研究

分别应用二值化处理、形态滤波处理及细化处理等数字图像处理方法对三维编织复合材料预制件表面图像进行了图像预处理.对处理后的图像进行交叉点特征提取,可以获得预制件中编织花节的顶点信息.根据获得的特征信息可以实现对编织花节的定位,进而完成后期的预制件特征参数的计算和统计.

二步法三维编织预制件单元体结构及其图形显示

二步法三维编织预制件具有规则的单元体结构 ,它由 5组轴纱和 4组走向不同的编织线组成 .文中讨论了二步法三维编织方形预制件的单元体结构 ,并通过构造数学算法 ,建立了可变换视点的几何单元体显示模型 ,从不同角度真实地显示了预制件单元体结构 .

变截面三维编织预制件增减纱技术与力学性能研究概述

为了进一步深入了解变截面三维编织预制件的研究现状,阐述了变截面三维编织预制件的增减纱原理及原则,分析比较了多种变截面预制体增减纱工艺的优缺点以及新型携纱器的弊端,论述了增减纱工艺对变截面预制件力学性能的影响,并就变截面预制件的研究现状进行了评价,展望了变截面三维编织预制件未来的发展方向。

三维五向炭纤维／酚醛编织复合材料的压缩性能及破坏机制

针对不同编织角、不同纤维体积分数的三维五向炭纤维/酚醛编织复合材料在不同温度下进行了纵向(编织方向)压缩和横向压缩试验,获得了其主要压缩力学性能,分析了编织参数、温度对材料压缩力学性能的影响。对试件断口进行了宏观及扫描电镜观察,从宏、细观角度研究了材料的变形及其破坏机制。结果表明,三维五向炭纤维/酚醛编织复合材料的压缩应力-应变曲线呈现明显的非线性特征,且温度效应明显;编织角和纤维体积分数是影响材料压缩性能的主要参数。三维五向炭纤维/酚醛编织复合材料的纵向压缩与横向压缩具有完全不同的破坏机制。

三维编织炭纤维复合材料的摩擦磨损性能研究

用 MM- 2 0 0型摩擦磨损试验机考察了不同条件下三维编织炭纤维增强环氧树脂复合材料的摩擦磨损性能 ,并用 XL30 ESEM型扫描电子显微镜对磨痕和磨屑表面形貌进行了观察和分析 .结果表明 :在干摩擦条件下 ,随着纤维含量的增加 ,复合材料的耐磨性提高 ;当 pv值低于 63N· m/s时 ,材料的摩擦系数和磨损率较高 ,主要磨损机理为粘着磨损和疲劳磨损 ;当 pv值大于 63N· m /s时 ,材料的摩擦系数和磨损率明显降低 ,主要磨损机理为粘着磨损 .在润滑条件下 。

三维编织炭纤维/环氧复合材料的性能研究

采用真空浸渍工艺 ,成功地制备了三维编织炭纤维 /环氧复合材料 ,并用金相显微镜对微观结构进行了观察 ,发现基体与纤维间浸润良好。力学试验表明 ,该材料具有良好的力学性能 ,是一种极有发展潜力的复合材料。

“三维编织预制件渗透性研究”项目通过市教委验收

由我校复合材料研究所吴晓青研究员承担的高等学校科技发展基金项目“三维编织预制件渗透性研究”