纬编双轴向复合材料壳体回弹变形的时间效应研究

在纬编双轴向复合材料成形过程中,受材料自身性能和工艺条件的影响,会不可避免地出现残余应力及固化变形,从而降低制件的成形精度。在制件的服役期间残余应力的缓慢释放会持续影响着产品的尺寸精度。本文针对纬编双轴向复合材料头盔壳体的回弹变形与时间效应关联问题展开了系统性研究,通过热氧老化来加速实现在服役过程中制件内部残余应力的等效释放,并采用激光扫描技术对元件级到构件级的试样的回弹变形进行表征,刻画制件回弹变形随时间增加的变化情况。结果表明,在制件脱模后的初期,回弹变形量变化明显,随着时间的增加,变形量的增加逐渐放缓,且元件级试样与构件级试样的回弹变形趋势完全一致,本研究可为产品的优化设计提供可靠依据。

圆竹双轴向压缩方法的研究

在两种双轴向载荷方式下研究了圆竹的力学性能,并对不同竹龄、不同部位的圆竹分别进行双轴向压缩试验。结果表明:随着竹龄(2,4,6年)的增加,双轴向压缩载荷值增大;从顶端到基部,破坏力值亦有增加趋势;且双轴向同时加载时的破坏力值较Y方向加载、X方向被动受压时大,但破坏时间和压缩位移较后者小;双向压缩载荷力值与长细比成三次曲线关系。

纬编双轴向多层衬纱织物的双半球成型性

进行了纬编双轴向多层衬纱织物的双半球成型实验,并在实验的基础上描述了该织物双半球成型的特点及规律。实验以双半球对称轴为铺覆起始位置,双半球上织物±45°方向的各交叉点在水平面上投影的连线为抛物线;±45°方向上衬纱夹角θ的变化与半球直径相关,而与两半球的间距无关。第一象限中,织物+45°方向上交叉点处的夹角θ与其距半球竖轴的距离呈线性关系,-45°方向上呈非线性关系;最大剪切变形角出现在+45°方向上,约40°。

气量分配对双轴向旋流器燃烧室贫熄性能影响

针对采用双轴向旋流杯结构的某单头部矩形燃烧室,实验研究了头部进气面积及主燃孔布局对燃烧室贫熄特性的影响.实验结果表明:一、二级旋流器进气面积的变化对燃烧室贫油熄火性能有很大影响.一级进气面积增加20%可拓宽贫熄边界11.8%;二级进气面积增加20%可拓宽贫熄边界16.6%.相反,减小一、二级旋流器进气面积都使燃烧室的贫熄性能变差.此外,主燃孔布局的变化对燃烧室贫熄边界几乎没有影响.

建筑膜材料双轴向拉伸弹性常数的估算方法

以机织物增强建筑膜材料为对象,研究了通过单轴向拉伸试验来获取双轴向拉伸弹性常数的方法。根据膜材料双轴向拉伸弹性模量的确定方法,以二维正交各向异性材料的本构关系为基础,以膜材料经纬向拉伸应力比为设定加载参数,导出了机织膜材料单轴向和双轴向拉伸弹性模量之间的关系,提出了采用单轴向拉伸弹性常数估算建筑膜材料双轴向拉伸弹性常数的方法。通过参考文献中对GF/PTFE和PVDF1202T膜材料拉伸试验的测试结果,验证研究所提出方法的适用性。结果表明,在工程实践中利用单轴向拉伸试验来获得膜材料双轴向拉伸弹性模量是可行的。

多层双轴向纬编织物及其性能研究

多层双轴向纬编织物作为针织轴向织物中的新秀,具有卓越b的文学性能及可成型性能。它同与其结构相似的经编双轴向织物相比,具有极好的可成型性能。

单向及双轴向压缩载荷下的圆竹径向力学性能

研究圆竹在单向(x)和双轴向(x,y)压缩载荷下的径向力学行为.利用斜率法,估算双轴向载荷下竹间的长度尺寸效应;采用数字散斑方法,对应变场信息及长径比对环向应变的影响进行表征.结果表明:双轴向压缩强度是单向的2.4～2.5倍,压缩时间比单向减少30%～45%;双轴向载荷下竹节处强度是竹间的2.38倍,从结构方面看,竹节对竹筒是增强体而非缺陷.利用二参数Weibull分布函数,估算出双轴向压缩下的长度尺寸效应系数为0.056(x方向)和0.069(y方向),双轴向载荷下破坏首先发生在与x/y轴大约成45°位置处.应变场分析表明:x方向应变分布较均匀,应变值变化区间为-0.138～0.096,均值为-0.006;y方向应变呈现较大波动,应变值变化区间为-0.372～0.437,均值为0.002;在45°位置处,竹环内侧靠近竹黄部位受压应力,竹环外侧靠近竹青部位受拉伸作用.在双轴向载荷0～300 N下,随着长细比增加,应变的25%～75%分位值和均值的绝对值总体上呈减小趋势.

UHMWPE交织双轴向纬编复合材料高应变率压缩性能研究

利用SHPB装置对UHMWPE交织双轴向纬编针织物/乙烯基酯树脂复合材料进行了高应变率压缩实验,研究了该材料的应变率效应和能量吸收。结果表明:等离子体处理后,复合材料的高应变率压缩性能有了较大的提高,放电功率100W是一个较为合适的处理条件。UHMWPE交织双轴向纬编复合材料呈现出一定的应变率敏感性:随着应变率的增加,最大应力、压缩模量、断裂应变能密度相应增大。由于交织双轴向纬编结构中的针织线圈及经纬纱交织作用,其具有较好的抗冲击性能。

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。

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°。

纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料的弯曲性能研究

本文主要对高性能纤维的纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料的弯曲性能进行研究分析。本文所用的增强纤维为玻璃纤维和高强聚乙烯纤维两种,增强织物包括玻璃纤维织物、高强聚乙烯纤维织物及玻璃纤维/聚乙烯纤维层间混合织物三种,基体为乙烯基酯树脂,文中着重对几种复合材料的弯曲性能进行测试和分析比较。分析结果表明,该类复合材料有很好的弯曲性能,含有玻璃纤维的横向弯曲破坏有其特点,玻璃纤维为脆性破坏,而聚乙烯纤维表现为屈曲破坏。

经编双轴向织物用作涂层基布的性能优势

分别对经编双轴向织物和机织物增强材料的涂层产品进行拉伸和撕裂试验 ,研究了经编双轴向织物用作涂层基布时的一些性能优势 :优异的拉伸性能和抗撕裂性能 ;较高的纱线强力利用率等等。

纬编双轴向多层衬纱织物的圆柱成型研究

分析纬编双轴向多层衬纱织物的结构和性能特点,进行了该织物的圆柱成型实验,并在实验的基础上描述圆柱成型的特点及规律,研究圆柱成型过程中的纱线滑移现象.研究确认:织物45°方向上衬经衬纬纱交叉点处的夹角随成型高度的增加而减小,呈非线性变化趋势;织物达到成型极限时,圆柱的高度/直径比与直径呈线性关系,直径小的圆柱其织物成型的相对极限高度要高一些;织物的剪切变形极限角约为25°.

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。

筒形纬编双轴向高强聚乙烯织物及其加工设备的研制

对研究的筒形双轴向超高分子量聚乙烯纬编织物及编织圆机做了简要介绍。针对织造过程中,织物在针筒内壁处的起拱问题和织物在牵拉区域的起皱问题进行分析。分别采用曲线针筒内壁技术和间歇式感应卷布方法,解决了因圆筒织物直径大于针筒内筒直径造成的起拱问题和由于捆绑线圈织缩原因造成的起皱问题。通过对曲线针筒内壁的合理设计及卷布系统进行的改进证明了所采用方法的有效性。使用改造后的设备,在相同工艺条件下,织物表面起拱、起皱现象完全消失。

双轴向涂层织物的涂层与底布间的结合力分析

本文借助于界面理论，深入研究了ＰＶＣ涂层双轴向高强涤纶织物的涂层与底布间的界面 结合状况，提出了几种提高剥离强力的有效途径。

厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子影响因素的研究

在现有文献对平面结构任意分布多裂纹间相互作用影响因素及厚壁筒轴向表面单裂纹尖端应力强度因子分析的基础上,提出了包含裂纹尖端应力强度因子影响因素的厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子公式。根据有限元方法,利用ANSYS软件对不同厚壁筒壁厚比、不同裂纹深度比及不同裂纹夹角情况下双轴向表面裂纹尖端应力强度因子进行了计算,分析了不同因素改变时厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子的变化规律。分析结果表明,厚壁筒壁厚比、裂纹深度比及裂纹夹角对双轴向表面裂纹尖端应力强度因子都有不同程度的影响,证明了厚壁筒双轴向表面裂纹尖端应力强度因子公式的合理性,对工程实际中精确计算含双轴向表面裂纹厚壁筒结构中裂纹扩展速率及合理评价含厚壁筒结构安全性具有参考价值。

多层双轴向纬编复合材料的研制

多层双轴向纬编织物作为针织轴向织物中的一枝新秀 ,与其结构相似的经编双轴向织物相比 ,具有独特的性能。该织物中包含两层衬经线及三层衬纬线 ,这五层纱线由罗纹组织结构捆绑在一起。这种织物是在普通针织机编织原理基础上开发的一台特殊机器上制织出来的 ,该设备能够很好地加工玻纤织物、碳纤织物和芳纶织物。

经编针织双轴向立体骨架织物的线圈几何模型研究

采用几何、力学及计算机编程等分析方法研究了经编针织双轴向立体骨架织物地组织的线圈几何结构 ,建立了线圈长度的计算公式 ,为经编针织双轴向立体骨架织物的生产、质量控制及性能设计建立了一定的理论基础。

机织针织复合织物与多层双轴向纬编织物拉伸性能对比

为给机织针织复合(CWK)织物的应用提供参考,选用玻璃纤维作经纱、纬纱,高强涤纶作针织纱分别编织机织针织复合织物和多层双轴向纬编(MBWK)织物,测试2种织物的横、纵向拉伸性能,分析比较拉伸负荷和位移特征曲线。结果表明:2种织物的轴向拉伸性能有较好的相似性;轴向拉伸时,在伸长较小的状态下,先由轴向的纬纱或经纱承担较高的拉伸负荷,直至纬纱或经纱拉断,然后再由织物中的针织结构体,在伸长较大的状态下,承担较低的拉伸负荷,直至针织结构体拉断。经纱和纬纱以交织形式衬入针织结构中,使得CWK织物轴向的拉伸强度稍低于MBWK织物,但起到一定的预牵伸作用,可使针织纱对经纱和纬纱捆绑效果更好。