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作者：梅海洋哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

三维编织复合材料由于具有空间网状的整体结构,因此其除具有传统复合材料高比强度、高比模量等优点之外,还具有良好的抗冲击特性、更高的损伤容限和能量吸收率,在航空航天领域有着广阔的应用前景。该材料在国外已经得到较广泛的应用,近... 详细信息

三维编织复合材料由于具有空间网状的整体结构,因此其除具有传统复合材料高比强度、高比模量等优点之外,还具有良好的抗冲击特性、更高的损伤容限和能量吸收率,在航空航天领域有着广阔的应用前景。该材料在国外已经得到较广泛的应用,近几年,我国航空航天领域已出现三维编织复合材料的应用,但应用范围较窄,且织物结构单一,设备自动化程度低,编织效率低。本文针对锥套类零件的三维编织成型,从织物结构和编织效率的角度出发,通过对比分析目前常用的几种编织工艺,确定了旋转法三维编织的工艺方案。并对旋转法三维编织设备的结构形式进行方案设计与分析,得到了一种携纱器数目多,轨迹变化能力强的结构设计方案。通过建立底盘部件排布的数学模型,研究角轮式编织机底盘运动部件的位置关系,给出携纱器轨迹的决定因素、数学表示与算法。通过分析织物的成型过程,得到纱线在本文设计方案中的交织条件,建立携纱器轨迹与织物结构之间的联系。此外,应用控制体积单元法对特定排布及运动规律下的织物结构进行分析,建立织物结构参数之间以及织物尺寸与工艺参数之间的关系。并在单胞模型的基础上分析织物的结构组成,探讨织物尺寸的影响因素和锥套类织物的三维编织成型工艺。针对锥套类织物,应用所提出的轨迹算法与单胞模型计算纱线轴线在编织运动中的空间位置,得到其轴线在织物中的特征点。为更好的逼近纱线的自然弯曲状态,以各特征点为样条曲线的控制点进行拟合,并将得到的三次B样条曲线坐标点导入三维建模软件,实现三维编织实体的织物结构仿真。根据所设计的三维编织机整体方案,搭建三维编织运动实验平台,构建其控制系统,开展携纱器运动和编织实验,分析拨盘工作状态对织物结构的影响,验证本文所提出的编织工艺及设备总体方案的可行性。

关键词：复合材料三维编织携纱器织物结构

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三维编织预成型体的织造及三维编织复合材料细观结构研究进展

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材料工程 2018年第11期46卷 25-36页

作者：韩振宇梅海洋付云忠富宏亚哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001

三维编织复合材料由于具有优异的力学性能而得到了广泛关注,这些性能的获得离不开其具有的特殊结构,本文从预成型体织造及复合材料细观结构两个方面进行综述。在织造技术方面,对当前编织方法及设备进行了介绍,并评述了近年来对编织新方... 详细信息

三维编织复合材料由于具有优异的力学性能而得到了广泛关注,这些性能的获得离不开其具有的特殊结构,本文从预成型体织造及复合材料细观结构两个方面进行综述。在织造技术方面,对当前编织方法及设备进行了介绍,并评述了近年来对编织新方法的探索以及对编织过程的研究。在细观结构方面,详述了细观结构研究由抽象到具体的发展历程,指出当前模型对于纤维束变形的表征的不足之处,并对两种先进的建模方法进行了介绍。最后指出今后的研究中可进一步建立三维编织结构的表征方法以探索新型编织结构,研究纤维束变形机理以获得更为真实的细观结构模型。

关键词：复合材料三维编织预成型体细观结构

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