雙層機織間隔紗織物復合板材制備及力學性能研究.pdf

1、雙層機織間隔紗織物是一種特殊結構的三維立體機織物，其潛在的應用領域之一是紡織復合材料風機葉片的增強材料，本文根據(jù)風機葉片對增強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)新設計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紗、平紋作為面層組織和接結組織的基礎組織，探討雙層機織間隔紗織物結構的影響因素，并利用TexGen軟件模擬本課題雙層間隔紗織物的

2、結構，形成了整套的雙層機織間隔紗織物的織造技術，為研發(fā)多層機織間隔紗織物做了大量的基礎性工作。課題在有限的實驗條件下，織造完成了不同經(jīng)紗細度、不同面層經(jīng)密的預制件。以316不銹鋼為原料設計加工了雙層間隔紗織物的填充模具，并用硬質(zhì)聚氨酯泡沫將預制件進行填充，采用手糊法制備其復合材料，對復合材料的平壓、側壓、彎曲、低速沖擊及沖擊后壓縮等力學性能進行測試，從宏觀角度分析不同結構參數(shù)對復材力學性能的影響，并基于ABAQUS軟件對復合材料的平壓、

3、側壓及彎曲性能進行有限元模擬。
　　實驗結果表明:采用玄武巖長絲包纏紗、芳綸短纖紗，能夠實現(xiàn)雙層間隔紗機織物的織造。當芯紗細度為100tex、264tex時，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時綜合性能較好，此時的包纏紗表面光滑且包覆均勻，可用于面層組織織造;復合材料力學性能測試結果表明:面層組織經(jīng)紗細度增大，復合板材的平壓強度和平壓彈性模量無明顯差別，板材側壓性能、經(jīng)向彎曲能力提高。沖擊后，隨

4、著經(jīng)紗細度的增加，上、下面板的損傷程度逐漸減小;增強體面層組織密度增大，復合材料壓縮強度、經(jīng)向彎曲能力及復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，達最大沖擊載荷的時間逐漸縮短。不同能量沖擊后復合材料側壓強度呈現(xiàn)不同程度的衰減，且隨著沖擊能量的增加，剩余側壓強度逐漸減小。通過對實驗測試結果與有限元模擬計算對比，驗證有限元模型的合理性，為今后優(yōu)化玄