回转体仿形机织物的织造分析

《回转体仿形机织物的织造分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第一章绪论1．1引言第一章绪论复合材料既有古老的渊源，又是材料发展的一个新领域。国内外复合材料的研究都是从玻璃纤维增强塑料开始的，这种材料称为第一代复合材料，60年代是这种复合材料的成熟期。第二代复合材料是指硼纤维／碳纤维增强材料，其比强度、比刚度、疲劳性能和破损安全等都比金属材料优越。70年代初期复合材料被用于飞机结构上，用于制造非承力构件，如舱门、护板等。到了70年代中期扩大到次承力构件，如垂直尾翼和水平尾翼等。80年代初期己经用于主承力构件，如机身纵梁和机翼蒙皮等口嘲。据美国航空航天工业协会发言人MattGrimi

2、son先生称，波音787梦想型飞机采用的复合材料重量将占飞机重量的50％。波音787型客机是首款主要使用复合材料建造的主流客机，787客机有61％的机身结构采用了抗老化、抗腐蚀复合材料。复合材料又是一种新型材料，它可以满足单一材料无法达到的性能要求，不但给人们在选择和设计材料时提供了更多的可能性，而且在满足由于科技进步而对材料不断提出各种新的要求方面提出了广阔的途径。因此，近来在各个部门中，例如航空、航天、汽车、船舶、建筑、桥梁、车辆、机械、动力、化工设备、医疗(假肢接骨等)、运动器材及生活用品等方面的应用愈来愈广泛，在

3、现代科技发展中复合材料显得更重要了。复合材料可按基体材料的不同而分为聚合物基体复合材料、金属基体复合材料和陶瓷基体复合材料。其中聚合物基体复合材料的应用最为广泛，在纤维增强的复合材料中，纤维比较均匀地分散在树脂基体之中，在纤维方向增强基体，起最主要的承载作用曙1。在回转结构的树脂基复合材料(如锥形、缩放形喷管等)生产中，常使用二维、三维织物作增强材料。作为纺织复合材料增强体的织物，有二维平面织物和三维立体织物两大类H嘲。第一章绪论1．2回转体仿形预成型体的制作方法和特点对于回转体预制件的制造方法归纳有五种，分别是纤维缠绕

4、法、二维平面织物剪贴法、立体织造(编织)法、平面织造法和仿形织造法。1．2．1纤维缠绕法纤维缠绕法是树脂基复合材料制品常用的成型工艺方法。这种方法通过材料力学设计，可充分发挥纤维拉伸强度高的特性，用于制造承受内、外压，弯曲，扭转，轴向载荷等情况下的制品。由于纤维缠绕复合材料制品具有比强度高、耐腐蚀、成本低、质量稳定等优点，而且易于实现机械化、自动化，生产效率高，因而应用十分广泛，如可用于固体火箭发动机壳体、雷达罩、直升飞机页片、管道和各种压力容器等m1¨。但是，纤维缠绕法必须有能实现规定缠绕线型的缠绕机、高质量的芯模和专

5、用的固化加热炉，因此设备投资较大，只有大批量生产时成本才能降低。目前缠绕成型工艺主要用于缠绕两端带封头的圆柱形、球形及某些凸形回转体压力容器。对母线为凹的回转体制品，因缠绕时纤维不能帖服芯模表面而架空，故不能采用纤维缠绕法制造n2。1刀。1．2．4二维平面织物剪贴法平面结构的机织布是复合材料应用最为广泛的增强材料，由于玻璃、碳等纤维弹性差，在制造回转结构的复合材料时，如圆锥形喷管，为了避免织物褶皱，常常需要开剪织物，以满足曲面结构的变形要求。例如，将胶布沿45。方向斜裁，然后缝合成连续的斜裁布条，再缠绕锥形旋转壳体构件凸

6、1。裁剪织物不仅增加了工艺流程，使复合成型工艺复杂，还产生边角余料，增加了复合材料的成本。另外，裁剪使织物的纤维不连续，在复合时纤维的方向也不易精确控制，影响了复合材料的力学性能。1．2．2立体织造法借鉴圆织机的生产原理，可以织造立体结构的锥形管状织物，其织造原理示意图如图卜1所示。从多个织轴或纱架(未画处)上引出的经纱排列在锥形模具的周围，在圆周方向可以形成一个(或多个)梭口，一把(或多把)梭子在梭口内围绕2第一章绪论模具作圆周运动，引入梭口的纬纱与经纱相交织，形成与模具表面形状一致的锥形织物。全部经纱分成几段，每段由

7、一多臂开口机构控制，分布在模具的周围，因而可以控制多层的经纱与纬纱交织，图中为了简化，仅画出了平纹组织的开1：3形式n刖。锥形模具图卜l环形立体织造原理简图这种织造方法可以生产与锥形模具的外廓形状完全一致的锥形织物，但存在的问题是织物具有不匀的经纱密度。若在织造过程中经纱根数不变，则在圆锥的小端形成的织物经纱密度大、织物厚、纬纱间距大，而在圆锥的大端经纱密度小、织物薄、纬纱间距小，因此应合理设计经纱的增减工艺，以使织物的结构均匀。由于模具的存在和经纱密度的不均匀，这种织造方法的打纬机构非常复杂。当纬纱密度不太大时，可依靠

8、纬纱的张力完成经、纬纱的交织，因而改变纬纱在梭子上的退绕张力，将影响织物的纬纱密度。锥形模具的安装方向也影响织物的纬纱密度和织物的成型，在如图2一l所示的模具大端向上时，纬纱张力使新引入的纬纱向圆锥的小端滑移，因而有助于纬纱与经纱的交织。若模具的安装方向为小端向上，则新引入纬纱向圆锥小端滑移的趋势增大了纬纱的间距，因