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°.

纬编双轴向多层衬纱织物的几何结构

介绍了MBWK织物(纬编双轴向多层衬纱织物)的发展现状和性能特点,深入研究了MBWK织物的几何结构,在假设衬纱和绑缚纱在织物中具有理想截面形状的条件下,建立了MBWK织物的单胞几何模型。针对该织物结构的特殊性,文中首次提出了绑缚紧度的概念,即绑缚纱线圈实际长度与其几何长度之比,它和衬纱紧度共同影响着MBWK织物的成形性能。

纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料线圈结构几何模型的建立

在对以往针织物增强复合材料结构分析的基础上 ,文中首次提出了一种新型增强复合材料结构的几何模型 ,该复合材料以天津工业大学复合材料研究所最新研制成功的专利产品———纬编双轴向多层衬纱 (MBWK)织物作为增强材料 (若干层 )。从对线圈曲线的平面投影几何分析入手 ,推导出了其空间曲线方程。其分析为进一步对纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料的力学性能的预测作了理论上的准备。

纬编双轴向多层衬纱织物半球形成型后的形变研究

为了分析纬编双轴向多层衬纱(MBWK)织物对半球形薄壳体的形变影响,首先需要了解该织物本身的变形趋势,这需要进行织物成型试验和撤销外力后织物的变形试验。通过快速摄影法及图像处理分析得出MBWK织物在成型后撤销外力时的变形趋势,即在45°和225°方向向外扩张,在135°和315°方向向里收缩,同时赤道平面会产生扭曲变形。其主要原因是在半球成型过程中织物的对角线上有大量的纱线和线圈聚集,产生相当大的内应力,从而影响织物的变形。

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°。

热氧老化对纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料力学性能的影响

通过改变预制体结构衬纱取向的方法制备了几种含不同剪切角的纬编双轴向多层衬纱(Multilayered biaxial weft knitted,MBWK)织物增强复合材料。基于Arrhenius模型和Ozawa法设计了热氧老化试验,采用力学性能测试、DSC、FTIR和DMA测试对老化前后的试样热-物理性能进行了表征。实验结果表明:预制体的纱线剪切角不同,其复合材料受热氧老化后力学性能的保留率也显著不同,由于乙烯基酯树脂在热氧老化环境中会发生后固化现象,因此复合材料的弯曲模量在老化过程中呈现先增加后下降的趋势,而拉伸性能则受到增强体结构的影响,纤维/基体界面的结合力退化使拉伸模量在老化过程中持续下降;随着老化时间的延长,树脂的固化度逐渐增加,玻璃化转变温度T_(g)逐渐升高,储能模量峰值在老化初期由于分子链交联上升,老化后期分子链断裂占据主导作用致使峰值逐渐下降。

纬编双轴向衬纱织物的发展及应用综述

纬编双轴向多层衬纱织物具有良好的力学性能和可成型性能，本文简要介绍了其结构及性能特点，并将其与经编多轴向织物进行了比较，同时介绍了该类织物的发展情况。最后介绍了几种纬编双轴向织物的具体应用实例。

玻璃纤维衬经衬纬纬编管状织物的制备及其拉伸性能

为获得结构稳定且紧密的玻璃纤维衬经衬纬纬编管状(WKBT)织物,探讨了机上及机下因地组织捆绑线圈织缩造成衬纱弯曲起拱的衬纱露丝问题。采用添纱工艺及扩布装置制备了4种地组织结构及捆绑纱种类不同的WKBT织物,并分析了其外观形貌、横纵密及拉伸性能。结果表明:添纱组织可改善脱圈后捆绑线圈周向的织缩,但衬纱起拱现象仍存在;扩布装置的应用解决了衬纱起拱的问题,结合添纱工艺可制备结构稳定且紧密的WKBT织物;4种WKBT织物经扩幅后衬纱仍具有较高的拉伸模量和衬纱强力利用率,证明本文方法在消除织缩的同时,可制备性能优异的WKBT织物。

纬编双轴向织物增强复合材料压缩性能研究

通过压缩试验,研究了不同纤维体积含量的碳纤维3层连接纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料的压缩性能;并对压缩试件的破坏断口进行了VHX-1000超景深三维显微镜分析,以认识其压缩失效机理。试验结果表明:在试验研究的碳纤维体积含量范围内,纬编双轴向衬纱织物增强复合材料的压缩强度和压缩模量随纤维体积含量的增大而增大。纤维体积含量的变化未导致压缩破坏机理的变化,材料表现为脆性特征。

新型双向多层衬纱织物的织造

针对产业用纺织复合材料的发展对经编双向衬纱织物的一些特殊要求 ,开发出了用针织纬编织法编织新型双向多层衬纱织物的针织机 .介绍了这种织物的结构和特点 ,重点说明这种新型织机的具体结构和编织原理 。

双轴向纬编结构玻纤聚丙烯层合板拉伸性能研究

采用以玻璃纤维纬平针为地组织、经纬向衬入玻纤/聚丙烯复合纱的双轴向纬编结构预型件,利用热压方法制备了5种不同铺层的复合材料层合板,即[0]4,[0/90]2,[-45/45]2,[0/-45/45/90]和[90]4,实验研究了层合板的拉伸性能,分析了拉伸方向衬纱的纤维体积含量对层合板轴向拉伸的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。实验表明,材料的轴向拉伸和非轴向拉伸的力学性能有较大差异,材料轴向拉伸的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结构复合材料的力学性能。

纬编双轴向针织物增强复合材料的拉伸性能研究

对增强衬纱为玻璃纤维和芳纶纤维的纬编双轴向多层衬纱织物的拉伸性能进行测试,介绍了试验方法,并对试验结果进行分析,结果表明:该类复合材料具有很好的拉伸性能,两种纤维的增强复合材料横向拉伸性能均优于纵向,其拉伸断裂都为脆性断裂。

天然纤维纬编双轴向织物力学及透气性能研究

为了改善纬编双轴向多层衬纱织物原材料废弃后难降解的问题,采用天然棉纤维作为衬经纱、衬纬纱,涤纶低弹丝作为捆绑纱织造纬编双轴向多层衬纱织物,并对织物的机械力学性能和透气舒适性进行测试。结果表明:采用棉纤维织造的纬编双轴向多层衬纱织物拉伸断裂强力较高,纵向拉伸断裂强力明显高于横向,除纵向棉纱含量稍高于横向外,1+1罗纹捆绑纱也起了重要作用;轴向拉伸断裂强力优于斜向拉伸断裂强力,主要因为拉伸断裂机理的变化。此外,通过对织物压缩、弯曲性能测试,表明织物具有良好的压缩回弹性及弯曲性能,织物透气量可达800 mm/s,具有良好的透气舒适性。

多层连接碳纤维纬编双轴向衬纱织物增强复合材料的层间剪切性能

研究了三层连接、四层连接、五层连接的碳纤维纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料在0°和90°方向的层间剪切性能,结果表明:随着纤维体积含量的增加其层间剪切强度提高。复合材料的层间剪切载荷-挠度曲线趋于线性变化,达到最大值后载荷突然下降,表现出脆性断裂的特征。层间剪切试样断口形貌的分析结果表明,增强体结构对复合材料的层间剪切性能有显著的影响,试样的剪切破坏形式是分层破坏,在各织物组之间产生的裂纹较多。

双轴向衬纱纬编玄武岩纤维复合材料弯曲性能

经纬纱和针织纱分别选用不同线密度的高模高强玄武岩纤维,以不同衬纱方式编织出机织针织复合(CWK)织物和多层双轴向纬编(MBWK)织物,并以其作为增强体,采用真空辅助树脂传递模塑工艺制备了玄武岩纤维/乙烯复合材料。对两种复合材料0°、90°和45°方向的弯曲性能进行测试,分析比较了弯曲应力-应变特征曲线及纱线强度。结果表明:两种复合材料具有较好的弯曲性能,0°和90°方向的弯曲性能均优于各自45°方向的,弯曲应力-应变曲线均表现出一定的塑性破坏特征;MBWK织物增强复合材料0°和90°方向的弯曲性能又分别高于CWK织物增强复合材料0°和90°方向的弯曲性能;复合材料中经纱和纬纱的屈曲程度不同,致使MBWK织物增强复合材料的比模量和纱线强度均高于CWK织物增强复合材料,两种复合材料的弯曲性能受不同衬纱方式的影响,而两种复合材料试样的弯曲破坏形态相近。研究结果为双轴向衬纱纬编玄武岩纤维复合材料的应用提供了参考。

纬编双轴向织物/环氧树脂电加热复合材料电热及层间剪切性能

为开发一种可用于航空飞行器防/除冰防护的电加热复合材料,本文设计制备了三种纬编双轴向织物/环氧树脂复合材料,采用实验方法研究了纬编双轴向织物电阻丝排列密度对复合材料电热性能和层间剪切性能的影响。电加热复合材料上、下层均为玻璃纤维/环氧树脂预浸料,中间层为电加热纬编双轴向织物,织物衬经纱、捆绑纱和衬纬纱分别采用铜镍合金丝、涤纶和玻璃纤维。采用红外温度测试仪和材料万能试验机进行性能测试。结果表明:施加电压6 s后复合材料表面温度快速升高,在60 s左右温度达到最高平衡温度,复合材料表面最高平衡温度与施加电压成正比关系;当施加电压不变时,电阻丝排列密度越小,复合材料表面最高平衡温度越高;电阻丝排列密度越小,复合材料层间剪切强度越大。可见,纬编双轴向织物/环氧树脂电加热复合材料具有轻质高强、加热速率高、成型性好等特点,适合用于飞行器多个部位的防/除冰。