雙層機(jī)織間隔紗織物復(fù)合板材制備及力學(xué)性能研究.pdf

1、雙層機(jī)織間隔紗織物是一種特殊結(jié)構(gòu)的三維立體機(jī)織物，其潛在的應(yīng)用領(lǐng)域之一是紡織復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片的增強(qiáng)材料，本文根據(jù)風(fēng)機(jī)葉片對增強(qiáng)材料的特殊性能要求，選擇玄武巖纖維長絲、芳綸短纖紗作基本原材料，在試織過程中遇到經(jīng)紗起毛、斷裂等難題，為此又自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)并試紡了玄武巖長絲/丙綸包纏紗用于面層組織織造，以芳綸紗線作為接結(jié)紗、平紋作為面層組織和接結(jié)組織的基礎(chǔ)組織，探討雙層機(jī)織間隔紗織物結(jié)構(gòu)的影響因素，并利用TexGen軟件模擬本課題雙層間隔紗織物的

2、結(jié)構(gòu)，形成了整套的雙層機(jī)織間隔紗織物的織造技術(shù)，為研發(fā)多層機(jī)織間隔紗織物做了大量的基礎(chǔ)性工作。課題在有限的實(shí)驗(yàn)條件下，織造完成了不同經(jīng)紗細(xì)度、不同面層經(jīng)密的預(yù)制件。以316不銹鋼為原料設(shè)計(jì)加工了雙層間隔紗織物的填充模具，并用硬質(zhì)聚氨酯泡沫將預(yù)制件進(jìn)行填充，采用手糊法制備其復(fù)合材料，對復(fù)合材料的平壓、側(cè)壓、彎曲、低速?zèng)_擊及沖擊后壓縮等力學(xué)性能進(jìn)行測試，從宏觀角度分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對復(fù)材力學(xué)性能的影響，并基于ABAQUS軟件對復(fù)合材料的平壓、

3、側(cè)壓及彎曲性能進(jìn)行有限元模擬。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:采用玄武巖長絲包纏紗、芳綸短纖紗，能夠?qū)崿F(xiàn)雙層間隔紗機(jī)織物的織造。當(dāng)芯紗細(xì)度為100tex、264tex時(shí)，制備的兩種規(guī)格的玄武巖長絲/丙綸包纏紗分別在300捻/m、200捻/m時(shí)綜合性能較好，此時(shí)的包纏紗表面光滑且包覆均勻，可用于面層組織織造;復(fù)合材料力學(xué)性能測試結(jié)果表明:面層組織經(jīng)紗細(xì)度增大，復(fù)合板材的平壓強(qiáng)度和平壓彈性模量無明顯差別，板材側(cè)壓性能、經(jīng)向彎曲能力提高。沖擊后，隨

4、著經(jīng)紗細(xì)度的增加，上、下面板的損傷程度逐漸減小;增強(qiáng)體面層組織密度增大，復(fù)合材料壓縮強(qiáng)度、經(jīng)向彎曲能力及復(fù)合板材的抗沖擊能力均下降。且不同沖擊能量下，各規(guī)格板材受到不同程度的損傷，但受損范圍較小，板材沒有出現(xiàn)明顯分層現(xiàn)象;隨著沖擊能量增加，達(dá)最大沖擊載荷的時(shí)間逐漸縮短。不同能量沖擊后復(fù)合材料側(cè)壓強(qiáng)度呈現(xiàn)不同程度的衰減，且隨著沖擊能量的增加，剩余側(cè)壓強(qiáng)度逐漸減小。通過對實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果與有限元模擬計(jì)算對比，驗(yàn)證有限元模型的合理性，為今后優(yōu)化玄