三维角联锁机织铺层复合材料的开孔拉伸性能

为了研究孔径对三维角联锁机织铺层复合材料拉伸性能的影响,制备了三种不同孔径的三维角联锁机织铺层复合材料并测试了其拉伸性能,并利用非接触全场应变测试系统和显微图像分析技术对复合材料进行了表征。结果表明,在拉伸过程中应变集中区域从孔的周边过渡到左右两侧,应变累计变化速率随着孔径的增大而增大。相比于开孔前样品,6、10、14 mm三种孔径样品的拉伸强度分别下降了23.13%、44.47%、50.08%,开孔试件的模量分别下降了16.92%、14.93%、22.25%。拉伸破坏包含纱线断裂、纤维拔出、界面脱粘等形式,其中较大孔径(14 mm)条件下,断口处分层破坏现象不显著。

基于上位机的层间角联锁织物用织机开口控制系统设计

为解决小批量、多品种层间角联锁织物织造经常需要更改自动化开口控制程序的问题,提出一种基于上位机的织机开口控制系统,主要包括数据格式转换计算机辅助制造(CAM)软件模块、上位机通信系统和可编程控制器(PLC)控制系统。首先,基于Python和QT-Designer构建工艺信息数据格式转换CAM软件;同时,利用Visual Basic开发可编程控制器上位机通信软件,实现工艺信息实时传输至PLC,并监控生产过程;最后,开展PLC控制系统的硬件和软件设计,并通过实验验证织机开口控制系统的可行性。结果表明:开发的工艺信息数据格式转换CAM软件模块、上位机通信软件和PLC控制系统可行,通过Excel编辑气缸动作矩阵文件,拷贝入上位机完成数据格式转换,即可上机织造。

多层角联锁织机设计

针对一种基于PLC和触摸屏作控制系统的角联锁织物自动编织机,设计了多经轴送经装置、自动寻找梭口引纬装置、夹板夹持织物卷取装置等,有效地消除了普通二维织机只能织造层数较少的角联锁织物的弊端。织机的控制系统以PLC为核心,控制整机的运行状态;同时与触摸屏进行通信,将整机运行数据以动态图的形式显示,并接受触摸屏给定的工艺参数来控制执行元件,实现了操作人员与自动编织机的"人机对话"功能。

界面层对三维机织角联锁SiC_(f)/SiC复合材料断裂韧性的影响

为探究界面层对SiC_(f)/SiC复合材料性能的影响,选用国产第3代SiC纤维,通过先驱体浸渍裂解工艺制备了热解碳(PyC)、热解碳/碳化硅(PyC/SiC)、氮化硼(BN)、氮化硼/碳化硅(BN/SiC)4种界面层的三维机织角联锁SiC_(f)/SiC复合材料。在此基础上,结合声发射技术对复合材料进行常温断裂韧性测试,并利用扫描电镜对其细观损伤模式进行评价。结果表明:界面层对三维机织角联锁SiC_(f)/SiC复合材料的断裂强度和断裂韧性有强决定作用,但对其初始模量没有太大的影响;以PyC层为主界面层的试样具有良好的断裂韧性,试样P-SiC_(f)/SiC和P/S-SiC_(f)/SiC的断裂韧性分别为13.99和16.93 MPa·m^(1/2),而试样B-SiC_(f)/SiC表现出强界面结合,具有最低断裂韧性6.47 MPa·m^(1/2);但在界面引入SiC层后,试样B/S-SiC_(f)/SiC的断裂韧性显著提高至15.81 MPa·m^(1/2);声发射能量和撞击数可完整描述SiC_(f)/SiC复合材料的实时损伤过程。

三维异型角联锁涤纶机织物的设计

利用半自动小样织机设计三维异型角联锁涤纶机织物。采用了两种织造方法,第一种方法采用多层织造原理,即在综框总数一定的情况下,通过在织物厚度方向增加纬纱层数,且各纬纱层通过角联锁方式连接来实现T型三维角联锁机织物的设计与织造。第二种方法采用压扁法使T形中的竖线压平,与横线组成2层织物,再组合优选一定的投梭路线,即可利用半自动小样织机织造T型三维机织物。为了使环氧树脂等基质材料很容易地渗透到增强材料之间,而且不损伤复材的强度,采用多层织造原理设计并织造了V型接结间隔型三维角联锁机织物和带有侧翼的多管织物。

3D八层板材预制件的织制

为得到具有三维立体结构的八层板材预制件,采用下接上的角联锁结构进行层间连接的织制方法。织制结果显示,所得八层板材织物具有一定厚度和足够的层间剪切应力,可以作为预制件用于汽车和飞机座椅坐垫等产业领域。