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1、第28卷第4期航空学报Vol128No142007年7月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAJuly2007文章编号:100026893(2007)0421005204机织织物剪切行为研究林国昌,万志敏,杜星文(哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所,黑龙江哈尔滨150080)ResearchontheShearBehaviorforWovenFabricsLINGuo2chang,WANZhi2min,DUXing2wen(CenterforCompositeMa
2、terials,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150080,China)摘要:研究了平纹碳纤维机织织物的剪切行为。研究发现,织物的分阶段剪切行为与织物的细观结构有关,不同的剪切阶段具有不同的剪切机理,通过XLT23400连续变体式显微镜和像框实验结果对不同剪切阶段的剪切机理进行了分析。通过纱线抽出实验获得了织物中纱线之间的摩擦系数,将纱线当作一个悬臂梁安装,通过此方法获得了纱线的抗弯刚度,由这两个实验导出了摩擦力矩。利用像框剪切实验以及力矩平衡,建立了平纹织
3、物初始剪切阶段载荷2剪切角的关系模型。实验结果表明,此模型可以很好地模拟剪切角度超过0105rad之后的织物初始剪切行为。关键词:织物;剪切机理;纱线抽出;像框剪切实验;力矩平衡中图分类号:V258;TB33011文献标识码:AAbstract:Theshearbehaviorofplaincarbonwovenfabricwasstudied.Theresultsshowthatthestagedshearbehavioroffabricisrelatedtoitsmesoscopicstru
4、ctureandthereisdifferentshearmechanismsatdifferentshearstage.FromtheresultsoftheXLT23400serialvariantmicroscopeandpictureframeexperiment,theshearmechanismsatdifferentstagesareanalyzed.Thecoefficientofyarnfrictionwasobtainedbyyarnpull2outexperimentand
5、ayarnfromtheplainfabricwasinstalledasacantileverandthebendingrigiditywasmeas2uredinthisway,fromwhichthefrictionmomentwasobtained.Throughthepictureframeexperimentandmomentbalance,aload2shearanglemodelwasderivedforplainfabricatthebeginningoftheshearsta
6、ge.Theexperimentsresultsshowthatthemodelcansimulatethebeginningshearstageforplainfabricwellaftertheshearangleisover0105radian.Keywords:fabric;shearmechanism;yarnpull2out;pictureframeexperiment;momentbalance剪切变形是织物最常见的变形行为,在剪切变过剪切实验来获得。本文通过像框剪切实验研究形过程
7、中,经纱与纬纱之间角度发生改变,从而使了平纹碳纤维机织织物的剪切性能,建立了一个预[1]织物具有剪切大变形的特点。Mack和Taylor首测织物剪切初始阶段载荷2剪切角的模型。模型中先研究了织物的剪切行为,他们将织物模拟为铰接考虑了纱线波动产生的正压力,利用简支梁模拟了的网格,纱线可以在交叉处转动。Grosberg和纱线波动并给出了正压力,利用纱线抽出实验给出[2]Park将纱线理想为梁结构,建立了一个预测织了纱线之间的摩擦系数。物初始剪切行为的模型,该模型没有考虑纱线的波1织物细观结构与剪切机
8、理动,理论求解表达式不便于实际应用。Kawabata[3]等人使用了一个线性近似方法来获得剪切力和织物的剪切行为具有明显的阶段性,这与织剪切角之间的关系,但是模型中的所有系数都需要物的细观结构有直接关系。图1是利用XLT2由实验来确定。为了解释织物的剪切大变形,Yu3400连续变体式显微镜获得的正交机织碳纤维[4]等人建立了一个非正交本构模型。在他们的模织物细观结构图。由图1(a)可以看出,未变形型中,单胞中对角线上假设有一根弹簧,其刚度系前,织物中经纱与纬纱彼此正交,同时,在纱线之数需要通过实
