管道修复用管状机织物复合材料的增强体结构设计

管状机织物增强复合材料应用于管道修复领域,以非开挖方法修复管道代替传统的全面开挖更换新管,不仅方便、经济而且环保。针对待修管道对管状机织物增强复合材料强度、厚度与管径的要求,对管状机织物增强复合材料的增强体即管状织物的结构与织造工艺进行了设计,并采用SPSS软件对管状织物的热缩性能进行了分析,建立了反映热缩时间、热缩温度与织物缩率之间关系的数学模型,从而指导管状机织物增强复合材料的管径设计,据此可重新修正织造工艺参数,为管状机织物增强复合材料的生产与应用提供理论依据。

外套管状机织物抽拔过程的动态数值模拟

运用有限元分析法对管状机织物外套于管子时的抽拔过程进行了应力应变分布动态模拟和计算。结果表明基于所建立的管状机织物三维模型,在考虑了经纬纱本身结构非线性关系及管子与织物接触的非线性条件下,所得管状机织物的应力、应变分布及其最大值与常理性应力、应变分布基本一致,应力和应变的最大值发生点完全一致。同时管织物的接触长度对最大应力和应变值及其发生位置有明显影响,且接触长度增加会导致自锁。这为管织物抽拔自锁和破坏预估计提供了有效的预报方法。

管状机织物与管子之间的摩擦系数测量系统

为了实现管状机织物与管子之间摩擦系数的测量,设计了一套管状机织物在管子上抽拔过程的摩擦系数测量系统。首先通过施加弹性元件的方法,在实际使用工况下测试出附加摩擦力,再测试计算出弹性元件在圆管上产生的正压力,根据计算公式μ(摩擦系数)=F(摩擦力)/N(正压力)直接计算出摩擦系数;同理,通过弹性气压法测出管织物与管内壁的摩擦系数。然后使用所测量的摩擦系数在LS-DYNA分析软件中建立有限元模型进行计算,并与试验数据进行对比分析。最后,针对该摩擦系数测量系统在探月三期工程中月壤钻进取芯组件上的应用效果进行了实验检测与仿真计算对比。结果表明该系统测得的管状机织物在管子上抽拔过程的摩擦系数准确可靠,为有限元分析模型中摩擦系数的确定提供了一种有效的测量方法,满足月壤取芯组件的应用要求。

管状机织物的新应用

管状机织物是具有一定空间三维结构的织物,在产业用纺织品中应用非常广泛。文章探索了用于产业用纺织品的管状机织物的设计方法:从力学角度运用数学方法求出管机状织物的经纬密度、总经根数。为设计出满足实际需求的管状机织物提供依据。并且分析了管状机织物在织造时注意的要点。文章还从应用现状、性能要求、存在问题和发展方向等方面介绍了管状机织物在非开挖管道修复和人造血管中的应用。为今后将管状机织物应用到其他领域开拓了一种思路。

基于平织机的管状三维机织物设计及其矩阵模型

为优化管状三维机织物的设计,以三维机织物为管壁,并运用管状组织的构造方法,提出基于平织机的该类织物组织的设计方法和矩阵模型。首先以三维机织物为管壁得到表组织图,通过“底片翻转”法得到里组织图,按照分层织制的方法确定管状三维机织物组织图。通过MatLab函数对表组织矩阵元素置换及矩阵调序以获取里组织矩阵,并运用Kronecker积运算实现表、里组织矩阵按比例相互嵌入及表经提升点元素的赋值,从而得到管状三维组织矩阵。研究结果表明,提出的组织图设计方法及其矩阵模型可提高该类组织的设计效率。

异形三维圆管状机织复合材料的压缩性能分析

探讨异形三维圆管状机织复合材料的压缩性能。采用383 tex低捻玄武岩长丝束为经、纬纱,在SGA598型小样织机上织造了异形三维圆管状机织物。以环氧乙烯基改性树脂V⁃118为基体,采用手糊成形工艺制成了异形三维圆管状机织复合材料。在RGY⁃5型万能材料试验机上测试了复合材料的轴向压缩及径向压缩性能。结果表明:压缩载荷⁃位移曲线均表现为先增加后下降的趋势,轴向最大压缩载荷为15002.90 N,径向最大压缩载荷为185.54 N。认为:异形三维圆管状机织复合材料具有良好的整体性,无分层现象。

包覆乳胶条的三维立体机织物的设计

本文设计的是一种包覆乳胶条的立体机织物,立体机织物由经纱、纬纱和乳胶条组成。采用的是一种柔软、回弹性好的圆柱形乳胶条和具有良好透气性能和透湿性能的棉纤维作为经纬纱。立体机织物由若干个重复的管状机织物单元组成,管状机织物为双层机织物,每相邻两个管状机织物单元共用一段机织物,用机织物将上下表面连成一个整体,得到一种整体性好、结构稳定、增厚容易、抗压更大,且具有良好透气性能和透湿性能的包覆乳胶条的立体机织物。

机织管状人工韧带的结构及性能研究

人体膝关节是人类运动受伤频发的部位,对于膝关节韧带损伤常用的治疗方法是自体移植物和异体移植物的移植。但自体移植物与异体移植物存在一定的缺陷和来源少等问题,这使得人工韧带移植治疗方法具有较大的发展前景。采用三种不同线密度的涤纶纱线设计并织造12种管状试样,对试样进行力学性能测试。试验结果表明:当纱线线密度为22.2 dtex、经纱数为120根、每筘穿入数为6时,人工韧带的强力为827 N、断裂伸长率为57%,机织管状人工韧带的力学性能曲线接近于人体韧带。可进一步研究人工韧带的耐持久性及生物相容性,使人工韧带成为人体韧带的理想移植物。

管状三维复合材料增强体结构设计研究

近年来,三维机织复合材料增强体结构设计得到了快速的发展,本文以平织机织造为基础,结合管状组织和三维组织提出一种管状三维复合材料增强体结构的设计方法。分别以贯穿角联锁组织和贯穿正交组织为表组织,运用底片翻转法获取里组织,并将表里组织按照1:1嵌入,得到管状三维组织上机图。通过小样试织,结果表明本文提出的管状三维组织设计方法可行,为开发管状三维复合材料增强体提供了参考。