层-层正交角联锁机织物及其复合材料的结构及其层切破坏机制研究

采用无损高分辨率X射线成像(显微X-CT)技术对层-层正交角联锁机织物以及复合材料内部结构进行分析,并研究了层间剪切强度与结构之间的关系;通过三维重构展现了机织物的层-层正交角联锁的微观结构,观察到机织物内部的单丝扭转、挤压现象;依据机织复合材料中孔隙和高密度杂质在三维空间的分布,计算了其相应的占比。结果表明:层间剪切实验后的机织复合材料虽然宏观形貌保持了良好的完整性,但内部存在孔隙变形、分层、纤维弯曲、片层断裂等现象;层-层正交角联锁机织结构有效提高了复合材料的层间力学性能,内部的缺陷对复合材料的力学性能有较大的影响;无损高分辨X射线成像技术是研究纤维增强复合材料内部复杂结构特性的有利手段。

两种不同织机上正交角联锁织物的织造

分别采用传统织机和多综眼织机,织造6层正交角联锁织物,比较织物的织造参数、整体结构,分析两种织机生产三维机织物的适应性。结果表明,采用多综眼织机织造结构复杂、厚度大的三维机织物时,克服了采用传统织机织造时其织物保型性差、生产工艺复杂、织造速度慢的缺点,同时发现综眼间距是多综眼织机的关键参数。

角联锁三维机织物在多综眼织机上的织造设计

针对三维机织物在厚度方向拓展受到限制的现状,提出两种关于把三维机织物织厚的设计方案。通过以层层正交角联锁织物为例,探究将厚度推广为N层的织物在多综眼织机上的织造方法,设计上机工艺(包括穿综图、纹板图及选纬图)。通过实际上机实验,成功使用两种方案织出层层正交角联锁织物。结果表明,两种设计方案都可用于织造不同厚度的角联锁三维机织物,同时两种方案都具备各自的织造特性。

多综眼综丝三维织造方法探究

三维织物在厚度方向上的延展受到限制,主要原因是当采用单综眼综丝织造时,多层经纱需要在近似同一水平线上穿入筘隙,并且上下交错进行织造,易造成经纱拥挤。为了克服这一难题,采用多综眼综丝织造三维织物,研究其上机工艺及方法;使用重力挂钩控制每一层经纱的张力,并对其提综顺序进行了设计。成功制备出三维织物,验证了用4综眼综丝制备具有6层经纱的正交角联锁结构织物的可行性;同时发现,织造的织物上、下表层经密均为其余经纱层的一半。该织造方法可为多梭口织造关键技术研究提供参考。