T300/6511复合材料[(±45)]_(5)平纹织物层合板拉-拉疲劳断裂行为研究

为研究飞机结构用T300/6511碳纤维复合材料疲劳性能,开展了该材料[(±45)]_(5)平纹织物层合板的准静态拉伸试验和4种应力水平下的拉-拉疲劳试验,通过超景深三维显微镜、超声波C扫和扫描电子显微镜(SEM),观察和分析了试样的断口形貌和内部损伤,研究了该层合板疲劳损伤积累和断裂过程。结果表明:T300/6511碳纤维复合材料[(±45)]_(5)平纹织物层合板的平均剪切强度为106.5 MPa,50%的应力水平下循环次数近5×10^(5),拟合的疲劳等寿命公式为u=0.058+0.196×lg N;层合板的疲劳裂纹首先萌生于表层及外轮廓边缘,随后层内基体裂纹跨层发展,最后,层间大面积分离,伴随着大量纤维断裂,试样表现为多种损伤形式的失效。

基于防风织物层和透气孔的服装应用设计工具

服装总热传质系数的计算和预测可以使用计算服装设计工具来检查不同服装设计特征对性能的影响。试验采用四种不同服装系统的暖体出汗假人以及裸体人体模型,检测具体的服装设计过程中透气织物透气孔在织物层压聚合物膜层组成的防护服中的尺寸和位置不同,从而对服装防风和透气性能的影响,实验结果显示,四种不同服装系统的暖体出汗假人以及裸体人体模型实验测量结果一致,透气孔能够为服装提供额外的通风,并显著降低防护服的总隔热性和防水性。

多轴向织物层合板层间剪切强度有限元分析与实验研究

用VIMP工艺制备了UD、0/45/-45、0/45/90/-45三种多轴向织物增强,四种厚度的GFRP层合板试样,采用短梁剪切实验考察了层间剪切强度和破坏模式。建立了GFRP层合板短梁剪切试样有限元模型,计算了内部层间剪应力分布。结合计算和实验结果分析表明层合板存在由宽度方向层间剪应力变化导致的自由边缘效应,含偏轴铺层的层合板更容易发生边缘开裂破坏。厚度相同时0/45/-45多轴向织物增强层合板的层间剪切强度最高。短梁剪切强度测试存在尺寸效应,随着厚度的增加,强度下降,样品波动系数增大。

服装织物层热湿传递机理模型

以服装的织物层为考察对象,基于织物层内部的多孔介质特点,依据表征性体积单元的概念,应用连续介质的分析方法,考虑织物层热湿传递过程中的相变、吸湿、解吸等作用,以及质量、动量、能量三大守恒定律,建立了能够反映织物层温度场、湿分浓度场及气相总压场变化规律的三场机制模型。

气泡穿出织物层的实验分析

为了消除热压成型过程中的气泡,初步研究了气泡从织物层中穿出的形态变化过程,从压力的角度分析了气泡穿出的驱动力,同时探讨了外加压力、树脂粘度、气泡大小、网格面积以及铺层层数等对气泡穿出行为的影响。研究结果表明,气泡主要随着树脂的流动而从织物中穿出的;对于同一大小的气泡,树脂粘度越低、铺层层数越少、网格面积越大,气泡穿出所需的外加临界压力越小;当树脂粘度和外加压力一定时,大气泡比小气泡更容易从织物中穿出。该研究结果为热压成型过程中气泡运动模型的建立提供了实验依据。

光致变色纱线在多层织物设计中的应用

为了丰富织物的多样性,利用光致变色纱线,结合表里换层双层组织,设计与开发了“P”字图案表里换层光致变色面料;并进一步设计与开发了上、中层表里换层结构的“E”字图案三层组织光致变色面料,实现了织物在光线照射下单面变色,而反面不显变色的特殊效果。将光致变色纱线与表里换层结构的双层或多层织物相结合,可以形成新型光致变色功能面料,为此类产品的开发与设计提供了一种新思路。

多层蜂窝孔状填充机织物结构设计及其抗冲击性

提出了一种新的多层蜂窝孔状填充机织物的结构设计方法,并研究了填充的织物支撑载体在多层蜂窝孔状机织物上的相关抗冲击性能。从织造工艺角度分析了参与织造的织物支撑载体内填充的纱线纤度、支撑载体表层结构和多层织物表层结构这3个因素对织物的抗冲击性能的影响,并根据正交试验方案对每个因素确定了3个水平设计并织造出9种不同的织物。讨论了上述因素对织物的传递力峰值的影响。结果表明,支撑载体表层结构对织物的传递力峰值有显著影响。上述因素组合的最佳织造参数为绳状芯材纤度(22.22 tex)>多层织物表层结构(经纬交织比2/2)>绳状芯材表层结构(经纬交织比3/1)。

水分对消防灭火防护服织物系统辐射热防护性能的影响

现阶段消防灭火服热防护性能评估中,对水分影响的考虑不足。为研究水分在不同织物层中对其热防护性能的影响差异,在低热辐射暴露下,分别在外层、舒适层、外层与舒适层设置不同含水量水平,分别针对直接热暴露、包含热暴露与蓄热释放全程两种情形进行试验测评。研究发现,无论是直接热暴露还是综合考虑蓄热释放的作用,增加外层织物水分含量有利于提升多层织物整体热防护能力,且随着水分含量的增大而上升;舒适层织物润湿则会削弱多层织物整体热防护能力,提高舒适层的吸湿排汗能力,保持其干燥是保持灭火防护服热防护性能的手段之一。外层与舒适层同时润湿时,二者之间呈现交互影响,未来可进一步深入研究。

多层圆筒织物的两种织造工艺设计

为了解决多层圆筒织物织造困难、经密分布不均等问题,设计了两种多层圆筒织物的织造工艺,分别为圆弧形添经织造法和平板形添经织造法。首先根据多层圆筒织物结构,设计织物的经向截面图,然后确定相应的添经工艺,并且绘制出纹板图,最后在织机上试织两种多层圆筒织物。结果表明:通过合理的添经工艺设计,织造多层圆筒形经向管状织物是可行的。认为:应保持每层经纱的张力一致,避免纱线堆积,以提高织物质量。

碳纤维三维圆筒织物的织造工艺实验探究

三维织物具有良好的力学性能及层间性能优势,实验中用7200d碳纤维在自制筒子架上预置适当张力制成弹力丝,在8层三维织机上反复实验,确定最佳浅交弯联层数为5层和最佳贯穿正交织物层数为7层。通过多次试验,优化上机工艺参数,设计出5层浅交弯联织物及7层贯穿正交织物的织物组织图及纹板图。采用顺穿法在0.75筘板上按4/4/3和5/6组穿筘。通过改变经纱与芯模之间的夹角改善碳纤维无捻度、耐磨性极差造成织造过程中开口不清的缺点,织造出两种圆筒状三维织物。最终得出结论:5层浅交弯联织物质地柔软,强力低,适合加工成工业管道运输中所使用的管状材料;7层贯穿正交织物表面相对平整,强度高,适合做航空航天中的飞行器外壳的材料。

含水率对消防服用多层织物系统热蓄积的影响

为全面准确地评估湿态下消防服用多层织物系统的热防护性能,通过改进现有的热防护性能测试仪器,采用传统热防护性能实验与蓄积热实验2种方法,利用模拟人体皮肤传感器取代标准测试中的铜片热流传感器,基于Pennes热量传递方程,根据Henriques人体皮肤烧伤模型做出烧伤预测,并利用迭代法获得二度烧伤最少热暴露时间。分析了织物系统含水率对二度烧伤最少热暴露时间及热蓄积指数的影响。实验结果表明:2种实验方法测得的二度烧伤最少热暴露时间随含水率的增大明显降低,热蓄积指数也呈降低趋势;二度烧伤最少热暴露时间与含水率之间存在显著的线性负相关关系。

叠层织物弹道冲击性能研究

采用弹道贯穿实验，研究叠层芳纶织物、叠层高强维纶织物、叠层高强聚乙烯斜纹织物和高强聚乙烯单向铺层织物对子弹动能吸收规律，以及叠层织物弹道极限、弹道性能指数与叠层织物面密度的关系，对软体防护装甲的选材及设计具有较好的指导意义。

双层及多层电磁屏蔽织物的屏蔽效能

为研究多层电磁屏蔽织物的屏蔽效能,通过改变叠放角度、叠放间距、叠放方式、织物层数,构建正交导电网格结构和单方向金属纱线平行结构的双层及多层电磁屏蔽织物,采用法兰同轴法测试其0.3~1.5 GHz内的屏蔽效能。结果表明:经纬向具有相同金属纱线间距时,织物屏蔽层厚度小于趋肤深度则双层织物的屏蔽效能明显高于单层织物,超过趋肤深度后增加不显著;3层及以上织物的屏蔽效能增加不明显;随层间距离增加,屏蔽效能呈增加趋势。仅纬向含金属纱线的双层织物,随纬纱交叉角度的增加,逐渐形成金属纱线正交网格结构,屏蔽效能增大;双层织物中纬纱对齐叠放时,层间距离增加则屏蔽效能增大,而纬纱垂直叠放时,层间距离增加则屏蔽效能降低。

多层织物的组织设计

多层织物的组织可以通过重复使用双层织物组织图绘制方法,将2个或2个以上的复杂组织复合在一起而求得,多层组织设计的关键在于合理设计连接各层的接结点位置。

阻燃服织物多层组合综合性能研究

通过多因素分析法对影响多层织物组合系统热防护性能的因素进行了实验测试分析,并进行了相关性分析。实验表明:多层织物组合系统整体的热防护性能与多层织物组合的厚度、面密度及透气率等存在着明显的相关性,而与其质量损失率之间相关性不明显。利用极差分析针对各层组分织物对多层织物组合系统整体的热防护性能、隔热性能、透湿及透气性能影响的主次顺序进行了分析。结果表明:隔热层织物对多层织物组合系统的整体热防护性能、隔热性能及透气性能都起着较大的影响,而外层与防水透气层织物的影响相对较小;防水透气层织物对多层织物组合系统的整体透湿性能起着关键的作用,而隔热层与外层织物的影响较小。

织物铺层铺式对水泥基复合材料力学性能的影响

通过抗折、抗压强度试验,研究了织物铺层铺设方式对水泥基复合材料力学性能的影响.研究表明:随着织物铺层层数在一定范围内的增多,织物增强水泥基复合材料的纵向抗折强度逐渐增大,而横向抗压强度却逐渐下降;织物铺层角度对织物增强水泥基复合材料纵向抗折强度和横向抗压强度有不同影响,在所试验的范围内,纵向抗折强度以45°织物铺层角度为最好,0°的次之,90°的最差,而横向抗压强度却以0°织物铺层角度为最好,90°的次之,45°的最差;织物铺层位置对织物增强水泥基复合材料纵向抗折强度和横向抗压强度的影响在不同的情况下有较大的差别.

多层机织物的组织设计

为有效快速地获得多层接结机织物的设计方法,对多层机织物组织进行研究与分析,找出多层机织物纱线之间的交织规律和表达方法,提出了子组织概念。用这种方法先画出子组织,然后能直接画出多层织物的组织图。在组织图基础上,可较容易进行各种不同形式的接结,得到不同效果的纺织增强复合材料预制件,既省时又具有较高准确性。这种方法比较适合用计算机表达,从而为CAD设计多层机织物提供了方便。

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°.

复合材料纤维叠层织物弹道侵彻数值分析

采用非线性动态显式有限元分析软件ANSYS 10.0/LS-DYNA,模拟了弹头侵彻纤维叠层织物的过程,得到了子弹速度历时图、子弹动能损失历时图、靶板应力历时图、靶板冲击变形演化图等。采用罚函数方法,重点分析了在中高速弹头侵彻过程中,织物的变形演化过程和破坏形式以及织物中应力的发生及传播过程,并进一步分析不同的弹头形状、不同的子弹速度及不同叠层层数,对织物的抗弹性能的影响,验证了复合材料抗弹性能的速度效应。研究对复合材料弹靶科研试验,生产验收,质量评定等有重要参考价值。

八层立体机织物增强复合材料的复合工艺及性能研究

使用平面织机,通过下接上的角联锁连接方式,可以进行多层板材立体机织物的织造。八层立体机织物为平面织机所能织造的最厚立体板材,采用树脂传递成型复合工艺,经乙烯基酯树脂复合处理,得到角钢型材。并由实验测定了洛氏硬度、简支梁冲击强度、拉伸强度、弯曲强度等各项性能指标。