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多轴向缝编织物


龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 多轴向缝编织物 作者:卢华平 来源:《科技传播》2013 年第 09 期 摘 要 本文介绍了多轴向缝编织物起源、结构特点,并主要介绍了缝编织物与普通织物相 比,前者提高了材料的力学性能、抗疲劳性能、损伤容限,并改善了材料的工艺性能。 关键词 多轴向;缝编织物;航天材料 中图分类号[V45] 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2013)90-0061-02 1 缝编织物简介 20 世纪 70 年代后期,缝编织物最早出现在了欧美等发达国家,1998 年,航天材料及工艺 研究所引进了 MALIMO 第一台新式多轴向缝编机,同时将该项技术引进到中国。由于它的纤 维平行且伸直,是一种无卷曲结构,同时,它又可以根据需要将不同的纤维放在不同的角度, 使材料中各方向纤维性能得到充分发挥,因此很快得到广泛使用。缝编织物最初应用于航空航 天飞行器复合材料制品上。近年来,随着科技进步和各种新型高性能纤维的出现,复合材料用 缝编织物得到了进一步发展,尤其在风力发电叶片、船舶等大型复合材料制品上得到广泛应 用。 2 缝编织物的特征 1)缝编织物是由若干层伸直并相互平行的纱线层组成,需要时可添加短切毡层; 2)纱线角度分别为 0° 、 90° 和/或 ± 45~80° ,顺序可加以变化; 3)各纱线层用缝合线固定,以防滑动; 4)可以根据设计需要,实现不同纤维混合编织,充分发挥各种纤维性能。 2 缝编织物和普通织物结构的差别。 1)缝编织物的纱线是相互平行且伸直的,普通织物的纱线是卷曲交织的; 2)缝编织物的纱线可按多种角度排列。而普通织物只能有 0° 和 90° ; 3)缝编织物为多层结构,最多可达八层,再加上 1~2 层毡。而普通织物一般只有两层; 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 4)缝编织物各层之间用缝编线捆绑,纱线之间不容易移动,且缝编线线圈长度可调整而 普通织物靠纱线相互交织而成,纱线间易滑动。 3 缝编织物的优点和特点[1] 3.1 充分发挥纤维原始特性、提高复合材料性能 由于缝编织物的纤维是相互平行且伸直的,当其与树脂结合形成的复合材料在受力是,每 束纤维都均匀的承力,所以纤维的强度和刚度在复合材料中得以充分发挥。另外使用不同纤维 混编,可以在成本增加不多的情况下充分发挥高性能纤维的性能。而普通织物的经纬纱线呈波 浪状,当其受力时,纤维要先展直后才能受力,受力不匀,导致材料局部破坏。 3.2 提高了复合材料的抗疲劳性能,从而提高了材料的使用寿命 普通织物制造的复合材料,由于在层间有较多的树脂,并且在外力作用下纤维和树脂间发 生相对滑动,所以在交变应力的作用下,树脂和纤维间的界面很快受到破坏,导致复合材料的 抗疲劳性能降低。而在缝编织物中纤维是伸直而平行排列,而且树脂含量相对较少,层间界面 结合较好,所以树脂和纤维间的界面较为稳定,提高了复合材料的抗疲劳性能。 3.3 提高材料损伤容限,从而提高了材料的可靠性。 由于缝编织物的层间用涤纶丝缝合,其抗损伤容限性相比传统机织物有所提高。损伤容限 的提高对恶劣环境下长期使用的复合材料是非常有意义的,比如风力发电叶片,其增强材料损 伤容易有效提高后,将大幅降低叶片的使用寿命,缩减维修成本。 3.4 各向可设计 多轴向缝编织物另一个最大特点就是织物各层可以根据需要预设计,不仅织物密度、层数 可以预先设计,原材料也可以根据预先设计选定不同特性的材料。这样我们可以根据使用状态 选定材料的类型、方向、单层密度等,一次编织出

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