The Mechanical Behaviour of Rubber Hose Reinforced with Warp Knitted Fabric

A new process for the rubber hose reinforced with warp knitted fabric was introduced, and the relation between the inside pressure and the radial expansion ratio of four kinds of rubber radiator hose reinforced with warp knitted fabric was investigated. The result showed that the bursting pressure and the radial direction expansion ratio of the hose could meet the requirement of ISO4081 for auto radiator hose. A new model was built up to analyse the relation between the inside pressure and the radial expansion ratio of the hose based the reinforced fabric structure parameters and yarn properties.

3D间隔织物/改性空心微珠复合材料吸声性能研究

将3D经编间隔织物加入到空心微珠增强聚氨酯基复合泡沫塑料中,制备出新型3D间隔织物/改性空心微珠复合材料,并对所加入微珠进行界面改性,以改善其与聚氨酯基体的界面结合及吸声性能。采用阻抗管传递函数法对4种具有不同规格的试样进行吸声系数测试,对试验结果分析可知,改性后微珠在一定程度上提升此种新型复合材料的吸声性能,改性S60微珠增强的复合材料样品吸声性能更优。此外,该复合材料在中低频率下的吸声系数要小于高频率下的吸声系数。

填充物的力学性能对坐垫舒适性影响的仿真分析

将经编间隔织物和不同密度的海绵材料作为坐垫的填充物,通过分析坐垫上的人体体压分布情况,深入探讨坐垫的整体舒适度。首先,选择中密度海绵(28 kg/cm^(3))、高密度海绵(50 kg/cm^(3))及新型弹性材料经编间隔织物,分别对其进行力学性能实验。随后,采用有限元仿真法,对三种材料分别进行单轴压缩仿真,分析得出拟合度最高的本构模型;对经编间隔织物材料进行微元变形仿真,分析该材料变形量、压强、厚度三者关系的数学模型。最后,建立弹性坐垫和中国50百分位男性的人体臀部(软组织+骨骼)仿真复合模型,分析臀部与垫面的体压分布数据,并利用体压测试仪验证仿真数据的有效性。结果发现:仿真结果显示,中密度海绵、高密度海绵及经编间隔织物体压-应变拟合度最高的本构模型选低密度泡沫较合适;经过MATLAB进行二次多项式拟合可得出经编间隔织物的变形量、压强、厚度三者之间的数学模型;经编间隔织物弹性坐垫垫面的峰值比中密度海绵弹性坐垫垫面的体压峰值大,比高密度海绵弹性坐垫垫面的体压峰值小,整体垫面体压分布情况较海绵坐垫更均匀;体压测试仪验证仿真数据与实际测试数据小于5%,表明仿真实验可行。研究表明,经编间隔织物比海绵材料具有更好的支撑性和压力舒适性。这些实验结果以及虚实结合的方法可为未来弹性坐垫产品的材料选择及开发提供参考。

经编间隔织物增强亚麻纤维/硅橡胶复合材料的压缩性能

通过将亚麻纤维/经编间隔织物与软质硅橡胶进行复合,制备8种具有不同结构参数的经编间隔织物增强亚麻纤维/硅橡胶复合材料试样。对复合材料进行平板压缩试验,探讨经编间隔织物结构参数、亚麻短纤维长度和质量分数对复合材料压缩性能和压缩能量吸收性能的影响。结果表明:由结构正切值较低的间隔织物和较长的亚麻短纤维制成的复合材料具有较好的抗压缩能力;亚麻短纤维质量分数过高时,复合材料内部摩擦增加,材料压缩性能降低,亚麻短纤维质量分数过低时,则无法有效增强复合材料的压缩性能。基于Spence不变量本构理论建立压缩状态下复合材料的细观压缩力学理论模型,对其压缩性能进行模拟分析与预测,结果表明,所建立的细观压缩力学理论模型可有效模拟20%形变内复合材料的压缩演化过程。

基于Spline算法经编间隔织物的仿真建模

现阶段大多建模方法得到的模型保形性差,且缺少光照处理。文章提出一种基于Spline插值算法的建模方法,该方法保证曲线经过所有控制点,在三维空间上建立与实际织物基本相同的空间曲线,解决了以往所得模型保形性差的问题,并且通过VC++以及OpenGL开发工具,可以加上环境光照渲染、纹理处理等,使仿真模型更为写实,得到的仿真模型可以节省人力和物力及时间,能够在短时间内为设计人员提供更为准确的设计思路和方案。

间隔织物-羊毛角蛋白气凝胶复合材料研究

采用羊毛角蛋白制备有机气凝胶,存在结构不稳定、力学性能较差等问题。为提升材料的性能,通过还原C法从废旧羊毛中提取R-角蛋白并制备角蛋白气凝胶,将特殊的三维立体结构经编间隔织物引入气凝胶中,开发出经编间隔织物增强废旧羊毛角蛋白气凝胶复合材料,并对废旧羊毛的溶解率、提取率以及材料的密度、力学及隔热性能进行测试与分析。结果表明,通过还原C法得到的羊毛溶解率为89.4%,R-角蛋白提取率为72.6%。复合材料的密度不超过28.23 mg/cm^(3),具备传统气凝胶低密的优良特性,同时经编间隔织物与角蛋白气凝胶原位复合后,材料的压缩性能显著提升,并仍具有良好的隔热性能。

电脑横机三维间隔织物应用与工艺研究

作为一种新型缓冲材料,间隔织物由上下两个表面和中间的间隔层组成。在间隔织物中,针织间隔织物具有轻质、保暖、透气和富有弹性等特点。针织间隔织物分为针织经编间隔织物和针织纬编间隔织物,这里主要介绍纬编间隔织物在纺织领域的应用现状,并归纳整理纬编间隔织物在电脑横机上的编织工艺。在此基础上,参考纬编轴向织物的编织原理,进一步提出一种新型间隔层添加增强纱的纬编间隔织物。结果表明:这种新型织物通过在间隔层中添加具有高强度和耐用性的增强纱,提高了织物整体性能,为后续研究和产品开发提供了新的思路和参考。

针织结构在安全防护纺织品中的研究

为了开发防护性与舒适性并存的针织纺织品,叙述针织结构在安全防护纺织品中的研究进展,并归纳和总结针织结构在安全防护纺织品中的应用现状。研究表明,针织结构既具有良好的热湿舒适性、柔软性,又具有抗冲击性,在安全防护纺织品领域具有广阔的发展前景。同时指出改进纤维、纱线、织物加工技术,协调舒适性、防护性和美观性的关系,提高针织安全防护纺织品智能化水平是未来针织结构在安全防护纺织品领域的发展趋势。

经编贾卡间隔鞋面材料提花层结构对其拉伸性能的影响

为使经编贾卡间隔鞋面材料兼具透气舒适性与良好力学性能,选取4种不同提花层结构的贾卡间隔鞋面材料进行拉伸断裂实验和不同定载荷下的循环拉伸实验,探究在产品设计时由于厚组织与网眼组织的比例不同及排布方式变化导致的织物不同方向上拉伸变形特性的差异。结果表明:提花层结构中厚组织与网眼组织的比例是影响织物拉伸性能的主要因素,增加厚组织的比例能够提高鞋面材料的断裂强力和循环拉伸性能,全厚组织织物的拉伸性能最好;改变厚组织与网眼组织的排布方式也会影响鞋面材料的拉伸性能,增加延展线的数量和长度,纵向减少连续排列的网眼组织线圈横列数以减小网眼尺寸,可改善鞋面材料的断裂强力和循环拉伸性能;织物纵向拉伸性能明显优于横向,在循环拉伸实验中,织物纵向产生的残余变形远小于横向,且循环拉伸后纵向断裂强力高于循环拉伸前的横向断裂强力,故在实际应用中应避免将织物横向排列在受力方向上。

汽车座椅用织物的复合工艺及其性能

为降低汽车座椅用织物的制备成本,表层织物利用双层小提花组织设计,采用一定比例的阻燃涤纶与普通涤纶进行交织,兼顾装饰、阻燃、耐磨等性能;中间层使用不同结构的经编间隔织物(WKSF)替代海绵,提高透气性、环保性及缓压性能;里层织物采用涤纶针织物。采用热塑性聚氨酯(TPU)热熔胶网膜黏合剂将3层织物复合层压,研究复合工艺中温度、时间、施胶量等参数对复合材料性能的影响。结果表明:优化复合工艺的温度为120℃、时间为100 s、施胶量为50 g/m^(2);当间隔织物网眼数为45个/(25 cm^(2)),厚度为7.12 mm,间隔丝密度为39.71根/cm^(2)时,中间层织物对复合材料的剥离强力、透气性等性能最佳。通过该复合工艺设计的汽车座椅面料可将阻燃、透气、装饰、绿色环保等功能集于一体,从而适应高档汽车座椅用纺织品的需要。

经编间隔织物基柔性机械手爪制备及性能研究

使用经编间隔织物作为填充基体,室温硫化硅橡胶作为填充剂,复合制备一种柔性缓冲材料,运用在机械手爪中以抓取易碎物体。硅橡胶填充率分别为30%、50%、70%、100%,探究不同填充率下柔性复合材料的压缩性能和冲击性能。结果表明,硅橡胶填充可以改善经编间隔织物承受载荷的能力和缓弹性能,填充率越大则柔性缓冲材料承受载荷的能力和缓弹性能也随之增加,提高了缓压和缓弹能力。采用3D打印机械手模具,硅橡胶填充率为100%,得到的柔性复合材料手爪在既保证必要刚性的条件下,又具有合理的弹性,能满足对易碎品、表面柔软物品、珍贵物体的搬运、夹取和移动等需求。

仿蜻蜓翅膀结构的冬季针织面料研发及其性能

为研发具有优异热湿舒适性的冬季针织面料,研究蜻蜓翅膀宏微观结构,选用150 dtex(144 f)石墨烯锦纶复合长丝作为面纱,Dryarn聚丙烯纤维/氨纶(30 dtex/30 dtex)包覆纱作为地纱,设计出4种仿蜻蜓翅膀结构针织物,同时编织一种1+2假罗纹组织针织物作为对照组,每种针织物分别采用3种上机密度。对针织物的保暖性、透气性、透湿性及液态水分管理能力进行测试与分析,联合浓缩映射法和功能评价值法综合分析针织物的热湿舒适性。结果显示:仿蜻蜓翅膀结构的针织物各项性能总体上优于1+2假罗纹组织针织物;仿生针织物的结构和密度会影响其热湿舒适性,其中以横密为104纵行/(5 cm)、纵密为159横列/(5 cm)的具有乳突结构仿生针织物热湿舒适性最优,适用于冬季针织运动内衣。

间隔织物/聚氨酯水声材料的海水老化研究

潜艇已成为现代水下作战的重要工具,其水下隐身性能主要依靠各类水下吸声材料所实现。将经编间隔织物实现的类填充微穿孔板结构水下吸声材料(WKSF-SF水下吸声材料)和空心微珠填充水下吸声材料(SF水下吸声材料)在人工海水环境下浸泡1年后,研究了海水老化对其压缩性能和水下吸声性能的影响规律。结果表明,WKSF-SF水下吸声材料受海水老化后,压缩强度和水下吸声系数均随浸泡时间逐渐下降,且在0~4个月下降较快。这是因为聚氨酯基体多孔结构的破坏、空心玻璃微珠表面点状腐蚀以及复合材料各界面之间的脱粘共同造成的结果。

经编间隔鞋材设计与三维仿真

为实现经编间隔鞋材的高效设计与简易成形,研究了鞋材织物的结构与成形原理,建立间隔鞋用织物结构的垫纱运动、穿经运动矩阵模型。根据不同组织线圈结构控制点的数量与位置,建立间隔织物面层线圈与间隔丝线圈结构的基本模型。在归纳分析这类织物结构特征的基础上,对织物编织时线圈所受张力进行力学分析并求取相应偏移量。介绍了几款具有代表性网眼结构与花纹效应间隔鞋材的结构特征与工艺设计方法,并探讨重经组织结构应用。最终借助JavaScript和C#计算机程序设计语言,对鞋材织物结构实现快速仿真,丰富网眼间隔鞋材的种类。实验证明间隔鞋材中线圈单元存在三维空间内的受力影响,采用重经组织提高了间隔鞋材中网眼的仿真效果与速度,对于重经组织的分类有利于对间隔鞋材设计仿真,可为3层结构经编鞋材设计提供新思路。

经编间隔织物增强硅橡胶基复合材料压缩行为的数学模型

为研究经编间隔织物增强硅橡胶基复合材料(silicone-rubber-matrix composite reinforced by warp-knitted spacer fabric,SWSF)在20%变形内的压缩机理,基于Euler-Bernoulli梁理论和Spence不变量本构理论,建立了SWSF的压缩细观力学理论模型,该模型由硅橡胶的力学模型和经编间隔织物(warp-knitted spacer fabric,WSF)的压缩模型组成。根据相应力学试验的结果,在MATLAB软件中计算了SWSF压缩细观力学理论模型的参数。利用复合材料的压缩试验,验证压缩细观力学理论模型的可行性。结果表明,建立的细观压缩力学理论模型能够较好地模拟SWSF试样在20%变形内的压缩行为。此外,该理论模型有助于理解SWSF的压缩机理,优化SWSF的产品设计。

经编间隔织物/硅橡胶柔性复合材料制备及性能研究

文章选用了5种经编间隔织物作为柔性缓冲材料的骨架,将硅橡胶作为填充料与经编间隔织物进行复合,制备具有不同填充率的柔性缓冲材料。从微观结构观察不同填充率的柔性缓冲材料中硅橡胶分布情况,并研究其静态压缩和动态冲击性能。结果表明,随着填充率的提高,柔性缓冲材料缓弹性减弱,硬度增加,承受的最大压缩载荷增强,当压缩率50%时,其压缩载荷最高可达织物的72倍。经过回归分析,可以探究结构参数对柔性缓冲材料冲击性能之间的关系和不同填充率的柔性缓冲材料所能承受最大压缩载荷量的关系。因此,填充率对柔性缓冲材料的缓冲能力有显著影响,较小的填充率能改善经编间隔织物的缓冲性能和力学性能,提高了缓压和抗冲击的能力,有利于其在防具和保护器具等领域中的应用。

经编间隔织物基柔性材料压缩性能研究

采用5种不同组织结构经编间隔织物作为增强基体,填充Natural Latex(天然乳胶)制备填充率为30%、50%、70%的柔性复合材料。对天然乳胶红外光谱图进行分析,并对纯织物及采用25%和50%压缩率的复合材料的静态压缩性进行测试。根据试验数据绘制复合材料载荷-压缩应变曲线图和应力-间隔丝排列密度关系图,对比分析不同填充率及不同压缩应变下复合材料的压缩性能。结果表明,经编间隔织物填充天然乳胶后复合材料承受载荷能力明显增加且天然乳胶填充率越高,复合材料越硬挺,抗压能力越强但缓弹性减弱;填充率越大,经编间隔织物间隔丝排列密度对复合材料压缩性能影响越小。经编间隔织物基天然乳胶柔性复合材料优良的压缩性能可应用于鞋垫或护具领域中。

大隔距覆增强结构柔性空间膜材料的制备及力学性能

针对提高大隔距柔性膜材料力学性能的迫切需求,通过在大隔距经编间隔织物两表面复合具有增强结构的高分子层,得到大隔距覆增强结构柔性空间膜材料(UGFM),采用控制变量法,分别测试高分子层有增强结构和无增强结构的UGFM撕裂、剥离、间隔向拉断力等力学性能。结果表明,UGFM表面复合的高分子层在引入增强结构后对其力学性能的影响较大。采用面密度为150 g/m2的机织物作增强结构时,UGFM的经向剥离性能降低了约47.7%,纬向剥离性能降低了约51.0%,经向撕裂性能提高了约37.9%,纬向撕裂性能提高了约30.8%,同间隔距离下间隔向拉伸性能提升了约5.8%。最后探讨了具有增强结构的高分子层对UGFM力学性能影响的机理,UGFM经纬向撕裂和剥离性能的差异化特征主要受间隔织物表面组织结构影响,若破坏失效方向与线圈平行,则失效趋势迅速,若不平行,则失效趋势放缓。同时UGFM间隔向拉伸断裂性能主要受织物间隔距离影响较大,有无增强结构对UFGM间隔向拉伸性能影响微弱。

相变调温纱线及其针织物升降温试验研究

以棉纱/相变调温粘胶为原料,设计开发了不同比例、不同组织结构、不同密度的棉纱/相变调温粘胶交织针织物,研究了相变纱线含量、组织结构与密度对织物调温性能的影响。结果显示:随着外界环境温度的升高或下降,在相同时间变化范围内棉纱/相变调温纱交织针织物的温度变化速率小于纯棉针织物,并且相变纱添加的比例越大,变化值越小,这说明棉纱/相变调温粘胶针织物具有调温功能;升降温正交试验结果显示添加75%的相变纱,采用添纱组织,织机密度为2+时,织物的调温效果最好。

经编单向导湿织物设计与结构优化

为探究经编结构和原料配置对织物单向导湿性能的影响,对织物各梳栉的调整、原料的配置和织物结构进行选择。设计8个样品,通过对其水分管理性能研究对比后发现,内层纱线和外层纱线线密度差异越大,织物的单向导湿性能就越好。在原料配置方面,内侧选用5.6 tex(14 f)涤纶低弹丝,外侧选用8.3 tex(288 f)的涤纶低弹丝具有最佳的水分管理性能;而内层选用5.6 tex(14 f)的涤纶低弹丝,外层选用9.7 tex的棉纱具有较高的润湿时间和吸收率,但其内外层润湿时间差、最大润湿半径和扩散速度较低,会影响面料对人体的穿着舒适度。在结构方面,外层采用经绒组织,内层采用编链,其整体水分管理性能要优于内层采用经缎组织,且织物内层纱线垫纱成圈织针数越少有利于增强单向导湿性能。