三维整体编织技术PPT推荐.pptx

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编织物作为工程材料才又一次引起了人们的关注。

A,传统的三维编织是在二维编织技术上发展起来的角轮驱动的工艺。

包括三组纱线分布在矩形排列的角轮上。

角轮的运动使三组纱线分别按各自的轨道运动。

B,1969年Bluck提出高速斜织和编织方法。

1971年，GeneralElectric的研究人员开发的“Omniweave”是三维编织技术的一个新发展。

这两种方法的编织机理不同于传统的编织技术，采用不连续的排和列的运动取代了角轮连续运动，出现了四步法三维编织的雏形。

1973年，德国人Maistre申请了一个专利，开发了一种编织三维织物的方法，被认为是第一台全自动的三维编织机，可形成4*2的编织物。

1982年，Floretine申请了一个专利为“Magnaweave”的机器设备，使四步法三维编织得到了彻底的完善。

同时他提出了21*21由气动驱动的方型四步法编织机，由开关控制行和列的驱动，纱管直径为1.5英寸，带纱不多。

随后，美国大西洋研究公司生产了一个大型四步法三维编织机，携纱器64*194。

编织的形式为四步法1*1编织，基本为定长编织。

1989年，北卡州立大学研制成功了一种全自动连续喂纱的四步法编织机，它的携纱器数量比较少，但是是全自动连续喂纱，这是一个很重要的进展。

美国ALBANY公司的可挂1000纱线的圆型三维编织机,天津工业大学的方型三维编织机可以挂2万根编织纱和2万根轴纱,1996年，天津工业大学（原天津纺织工学院）复合材料研究所研制成功了目前世界上挂纱根数最多的一台由计算机控制的全自动三维编织机，可挂编织纱线2万根，不动纱2万根。

编织由计算机控制，可编织异型构件。

第二章二维编织,一、概念：

通过编织的方法织造出二维织物的技术。

主要应用于编织各种空心绳、管等园型织物。

基本编织形式：

编织纱分两组，同时参与编织运动。

两组纱运动方向相反，从而在平面内相互交织，形成织物。

织物中编织纱与成型方向夹角，一般不为0度和90度，这种为二维两向编织。

若加入平行于织物成型方向的纱线，并此纱线在编织过程中保持不动，则为二维三向编织。

二维编织物,二、二维编织机的构成,分为立式和卧式两种，主要包括三部分：

1，输入机构（传动机构）：

完成动力传动-齿轮。

2，编织机构：

-8字花盘。

3，卷绕机构：

卷绕速度直接影响产品质量。

二维编织机,立式编织机,卧式编织机,三、编织过程,1，在每个莲花齿轮适当位置安装好纱锭，有多少“8”字就有多少“对”纱锭。

2，将每个纱锭上的纱线引到卷绕处。

3，机器运动：

莲花齿轮带动纱锭走“8”字，卷绕机构卷绕。

四、纱线交织,1，钻石编织（1/1编织）：

每个“8”字上两个纱锭（平均一个齿轮一个）。

纱线交织形式：

2，规则编织（2/2编织）：

平均每个莲花齿轮有两个纱锭。

五、工艺参数计算,已知：

纱线名义宽度d；

管状编织物内径D；

纱线单位长度重量g；

求：

1，编织纱线根数n：

假设编织物表面100%被纱线覆盖。

一个倾角方向的纱线n/2=D/f=Dcos/d,n=2Dcos/d,2，单位长度编织物重量w单位长度1中纱线长1/cos，重量g/cos，所以w=ng/cos,d,编织角：

设提升速度v；

纱管围绕底盘的转速为N；

纱线在模具上每分钟绕N圈，一圈的提升距离v/N;

横向长度D:

tg=DN/v若纱线在模具上绕一圈又回到原来位置的距离t，tg=D/t,第三章二步法三维编织,一、定义：

二步法三维编织包含两个纱线系统，一个纱线系统为编织纱，另一个纱线系统是轴纱。

在编织过程中，轴纱保持不动，编织纱按一定的规律运动，相互交织，并把轴纱捆绑起来，从而形成了一个不分层的三维整体结构。

在编织过程中纱线在机器上的排列形式经过两个机器运动步骤又恢复到初始状态，即二个机器运动步骤为一个循环，故称作二步法三维编织。

分类：

方型编织和圆形编织。

图1.276二步法方型三维编织简图,（a）第一步,第二步,编织纱位置,编织纱,轴纱,二.二步法编织机的一般构成,轨道盘：

机器的主体，装有编织纱纱锭、驱动装置及编织纱运动的轨道。

纱线安装系统分为：

编织纱；

轴纱。

成型板或成型环：

起织物成型作用。

提升机构将成型的织物提升,移去。

图1二步法编织机示意图,三.二步法三维编织的过程及注意事项,按预制件横截面形状和尺寸在机器底盘上排列轴纱，轴纱沿织物成型方向排列，并在编织过程中基本保持不动。

编织纱排列在所有轴纱外围的适当位置。

将轴纱和编织纱从机器底盘集中提升到机构上，调整张力开始编织。

编织机按照一定规律运动把轴纱捆绑起来，形成织物，即编织纱沿与45倾斜轨道运动。

提升机构随时把织物移出成型区。

四.二步法三维编织的特点,预制件的整体形状一次成型，避免了材料的后加工给纤维带来的损伤，简化了复合材料的加工工艺。

编织过程中机器运动部件比较少，编织运动规律相对简单。

轴向纤维比率大，可以达到80，材料沿轴向的力学性能比较突出，是轴向承重载荷构件的首选材料。

下一页,四.二步法三维编织的特点,可以编织多种异型构件。

如工字型、L型。

根据不同用途灵活选择轴纱和编织纱种类和规格。

由于预制件的横截面尺寸受到编织机器规格的限制，所以预制件的幅宽比较窄，适用于横截面较小的编织。

上一页,五.二步法三维编织复合材料的研究情况,1.Popper,P.&

McConnel,R,F,USPat.4719837.January1988。

1987年，由Popper和McConnel最早提出了二步法三维编织工艺并申请了专利，引起业内人士的关注。

他们认为二步法是三维编织中运动不见最少的一种编织形式，比较容易实现自动化，采用二步法三维编织同样可以编织各种异型件，如圆形、工字型和T字型等制件，并且可以达到轴向增强，使材料轴向性能优越。

下一页,五.二步法三维编织复合材料的研究情况,2.1988年，Ko.Soebrto和Lei对于轴纱采用碳纤维，编织纱采用K-49的二步法三维编织预制件的力学性能进行了测试分析。

认为，此种预制件拉伸模量、强度以及弯曲性能都比较好，适用于一定厚度结构件的编织，可以用于直接承重，这样把二步法三维编织的应用推进了一步。

下一页,五.二步法三维编织复合材料的研究情况,3.W.Li,M.Hammad,&

A.El-Shiekh,Structuralanalysisof3-DBraidedPreformsforComposites:

partIIThetwo-stepPreforms,J.Text.Inst,1990,81,P515-537.1990年，Li对二步法圆型和方型三维编织均进行了分析，给出了细观结构及工艺参数的关系，他认为纱线截面均是圆形的，同时做了大量的试验以验证理论分析，建立了用以预测纱线取向角，编织尺寸和纱线体积含量的预制件结下一构页模型。

五.二步法三维编织复合材料的研究情况,4.Du,G.W,PopperP.&

Chou,T.W.Analysisof3DTextilePreformsforMulti-directionReinforcementofComposites,J.Mater.Sci,26（1991）,3438-48.1996年Du等人给出了二步法方型编织预制件中的细观结构，纱线的交织情况。

认为，内部、边上、角上三个位置的轴纱形状不同。

下一页,五.二步法三维编织复合材料的研究情况,5.Byun,J.H.,Whitney,T.J.,DU,G.W.&

Chou，T.W.AnalyticalCharacterizationoftwostepbraidedComposites.J.CompMater.,25（1991）P1599-1618.1991年Byun和Chou等人总结了二步法三维编织预制件中影响复合材料力学性能的纤维束结构。

在确定了微观结构特点同时，提出了一种方法，即根据贯穿复合材料横截面和花节长度的大单元体进行分析，认为这对于具有比较复杂结构的编织复合材料来讲是行之有效的。

下一页,五.二步法三维编织复合材料的研究情况,6.Byun,J.H.&

Chou，T.W.，ProcessMicrostructureRelationshipsof2stepand4stepBraidedComposites，CompositeScienceandTechnology，56（1996）,235-251.1996年Byun和Chou等人更进一步的研究了二步法三维编织复合材料的特性，同时与四步法进行了对比分析确定了单元体的结构和工艺参数，并通过预测预制件加工范围估计出相应的工艺参数。

第二节细观结构观测,细观是介于微观（micro-）和宏观（macro-）之间的一种状态。

1，表面观测：

（1）同一根轴纱上，编织纱倾斜角度,大小相等，方向相同。

相邻轴纱上，编织角方向相反，大小不一定相等。

相隔轴纱上，编织角方向相同，大小不一定相等。

一步运动后，编织纹路在表面形成一条斜线，试片越窄，倾斜角越大。

花节长度、比花节长度和表面编织角的概念,h,a,n14,形成上述现象的主要原因是角的影响：

tg=L/0.5h从中间到边部L逐渐减小，角也逐渐减小。

角越小编织纱轴向张力越大编织纱下移量大形成表面编织角减小。

织物紧花节长度短斜线平。

制件宽度增加，厚度减小角相等纱线根数多斜线平。

1，纱线形态观测,轴纱基本是四棱柱状，横截面积变化，挤压处小，纤维排列紧密，轴线平行制件轴向；

编织纱呈扁带状，截面近似椭圆，长短轴之比在9-11。

包绕形态与表面相似，角度不同，转向作用形成对轴纱的捆绑和挤压。

2，横截面观测,m*n=17*10,轴纱截面菱形编织纱斜截面理想状态45度时，轴纱截面正方形,A,C,D,B,3，与复合材料