基于针刺和热粘加固结构的复合织物制备及其防刺性能研究

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1、学位论文的主要创新点IHIHIMMIIIlY2518417提出以针刺和热粘加固方法提升织物的防刺性能，以不同模量的复合织物对研究对象，结合防刺曲线的穿刺变形规律，采用波动理论，建立了静态和动态防刺力预测模型，解决了复合织物的防刺性能预测问题。采用有限元建模，发现了复合织物防锥刺机理。通过变化纤维含量和针刺热粘工艺参数，优化了复合织物的防刺性能，以实验验证了防刺预测模型与防刺机理。同时建立了多层复合织物的经验拟合方程，实现了多层复合织物的防刺性能预测。对热粘加固复合织物的防刺性能优化基础上，建立了威布尔分布静态

2、和动态防刺概率预测模型，探讨了热粘加固对复合织物防刺性能的影响规律。通过材料组成和结构设计，实现了对防刺复合织物应用领域的评估，为复合织物的设计与应用提供参考。摘要随着个体防护意识的提高，民众遭受尖锐器具伤害的概率相对提高，普通民众对防刺防护也越来越重视，将会拓宽防刺材料的应用前景。防刺材料除可用作个体防护装甲外，也可延伸至工业领域用作工业墙布等。但是，低成本高防护成为制约防刺材料在民用领域应用的瓶颈。要实现防锥刺性能，需要增加穿刺头端纤维聚集，提高纤维的固定性。本文采用纺织加固技术，首次提出以针刺和热粘加固

3、提升织物防刺性能的方法，通过提高纤维密度和纤维间的摩擦，同时以最大的回收纤维添加量，在达到防刺防护同时，降低材料的成本，以期达到低成本安全防护的目的。通过对针刺和热粘加固复合织物的静态和动态防刺性能分析，建立了基于防刺曲线、穿刺变形和波动理论的静态和动态防刺力学预测模型，并采用威布尔概率分布理论建立了静态和动态防刺概率统计模型，从而实现了对防刺性能及其可靠性的预测。本论文的主要研究内容见下：首先，在综述前人防刺复合结构存在问题的基础上，提出以针刺和热粘加固提升织物防刺性能的方法，以增加厚度方向纤维纠缠和固定面

4、内纤维位置，提高整体复合织物的防刺性能。其次，结合防刺曲线和穿刺变形规律，利用波动理论、动量和能量守恒定律，建立与穿刺变形半径、复合织物模量和厚度相关的静态和动态防刺力学模型。并通过对织物有限元模拟分析，对复合织物防刺机制进行了分析。再次，在利用响应面设计对非织布参数优化的基础上，通过改变材料组成和结构设计对复合织物的静态和动态防刺性能进行测试，系统讨论了回收纤维含量、针刺密度和热粘工艺对复合织物静态和动态防刺性能的影响规律，实现了对防刺力学预测模型和影响机制的验证。第四，为提升复合织物防刺性能的稳定性，引入

5、热粘加固层形成热粘加固复合织物。对热粘加固复合织物的工艺参数进行优化后，建立了基于威布尔概率密度分布的静态和动态防刺统计模型，解决了防刺性能的稳定性预测问题。第五，对比研究了多重针刺和热粘加固复合织物的静态和动态防刺性能，探讨了织物铺叠角度和非织布结构参数对防刺性能的影响规律，并指出了该复合织物的影响机制。第六，针对衣着用和工业用防刺复合织物，通过对材料组成和结构设计，探讨其防刺防护安全性和功能性防护性能，并对其成本进行了评估，从而为特殊环境的防刺织物的设计与应用提供实际参考。最后，总结本文取得的主要研究结论

6、，针对目前复合织物研究存在的不足，指出未来产业化应用尚需要解决的问题。关键词：防刺，复合织物，针刺，热粘，Kevlar回收纤维，再利用AbstractAsindividualprotectiveconsciousnessimproves，peoplearesubjectedtosharp-weapondamagesmorefrequently．Andpunctureresistanceprotectionhasbecomemoreandmorevaluedbygeneralpeople．Thisbroaden

7、sapplicationprospectofpuncture—resistingmaterials．Puncture-resistingmaterialsarenotonlyusedasindividualprotectivearmor,butalsoextendtoindustrialfieldsusedaswallcovering．However，low—costandhigh-protectionbecomethebottleneckinapplicationsofcivilfields．Forachi

8、evingspikepuncture—resistingproperty,morefiberswouldbegatheredinpuncturesharp，andalsobeimmobilized．Thispaperwillapplytextileprocessingtechnologyandfirstlyproposepuncture—resistingimprovementoffabricwit