【摘要】：三維編織材料具有高比強度、高比模量,高的損傷容限和斷裂韌性,在航空航天、體育用品和汽車等結構件中得到應用。受加工方法的制約,用群論推導的很多新三維編織幾何結構還無法加工。傳統(tǒng)三維編織材料受加工效率低和生產成本高等因素的影響,急需開發(fā)新幾何結構的三維編織材料及其加工工藝。本文針對基于空間群P4對稱性的三維編織材料主要進行了以下研究工作:滿足空間群P4對稱性的三維編織幾何結構已被證明是一種合理的紗線交織方式,考慮該幾何結構的完整性和表面紗線的連續(xù)性,分析編織紗線在三維空間的運動規(guī)律,進而獲得板塊三維編織材料的完整幾何結構。用代表性體積單元法分析該三維編織材料的幾何結構,建立板塊三維編織材料的數學模型,計算三維編織材料單元結構參數和預測纖維體積百分含量,并試驗驗證編織工藝的可行性。基于空間群P4對稱性的管狀三維編織材料的細觀結構及其單元特性,建立管狀三維編織材料細觀結構的幾何模型,分析編織幾何結構參數的變化關系,并預測管狀三維編織材料的纖維體積百分含量及變化趨勢。分析管狀三維編織材料的編織工藝及紗線的空間拓撲結構,試驗驗證管狀編織工藝的可行性。針對基于空間群P4對稱性的板塊三維編織材料的加工工藝要求,分析編織工藝中攜紗器的運動規(guī)律,初步設計了加工板塊三維編織材料的工藝裝備。攜紗器的橫向運動采用鏈傳動機構驅動,實現攜紗器的精確定位和運動循環(huán),動力采用步進電機,實現間歇進給;攜紗器的縱向運動采用氣動機構實現其快速定位,用可編程控制器實現橫縱運動的順序控制。本文根據滿足空間群P4對稱性的三維編織幾何結構的理論研究結果,分析其板塊和管狀結構的編織工藝,建立三維編織幾何結構的數學模型,設計板塊編織工藝裝備,為新三維編織材料的進一步開發(fā)研究打下了理論基礎,豐富了三維編織材料的品種。
【圖文】：

對四步法和二步法三維編織工藝展開[22]。法三維編織工藝步法編織工藝最早由 R. A. Florentine 于 1982 年在專利中提出[23]。四步法的不同工藝過程進行了系統(tǒng)研究[12]。四步法三維編織工藝面三維編織和復雜截面三維編織。在工程中應用較多的是將板塊織生產為預制體，用于生產復合材料構件。四步法三維板塊編織工藝 1四步法三維板塊編織工藝如圖 1-1 所示，圖 1-1(a)為攜紗器的初運動四步為一個編織循環(huán)。如圖 1-1(b)所示，沿箭頭所示的方向，個列向距離；如圖 1-1(c)所示，沿箭頭所示方向，攜紗器運動一個紗器的第三步運動方向恰巧與第一步的方向相反（圖 1-1(d)所示）四步運動恰與第二步的相反（圖 1-1(e)所示）。經過上述四步運動個編織循環(huán)，形成一個花節(jié)。此外，M×N 編織型式是指第一步與 M 個列向步距，第二步與了第四步運動 N 個行向步距。

圖 1-2 各種板塊組合截面的攜紗器分布規(guī)律[24]Fig. 1-2 The carrier array of the different square section2）四步法三維管狀編織工藝四步法管狀編織過程中，攜紗器在編織工作臺上按圓周方向和半徑方向的排列，，環(huán)數即為攜紗器在半徑方向的數量，列數為圓周方向攜紗器的數量，偶數。輔助攜紗器是指排列在最內圈和最外圈的攜紗器，在編織過程中只參徑方向上的運動，其運動規(guī)律如圖1-3所示[25]。重復所述的四步運動，編織在空間相互交織，并經過打緊形成具有厚度的四步法三維管狀織物[26-27]。
【學位授予單位】：河南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB33

【參考文獻】

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本文編號：2559382