三维整体编织技术.ppt

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1、三维整体编织技术三维编织技术研究现状三维纤维预制体编织工艺三维编织技术的发展历程1主要内容23编织的基本概念三维编织技术的发展历程1沿织物成型方向取向的三根或多根纤维（或纱线）按不同的规律运动，从而使纤维（或纱线）倾斜交叉，并相互交织在一起，形成织物。19世纪30年代末，编织物仍被认为是一种手工艺品。19世纪40年代，W.J.Hamburger在他的文章中首次定义了一些与管状编织物性能有关的几何因素；50年代，D.Brunnscheiler深入研究了管状编织物的成型工艺以及几何结构和拉伸性能；60年代，W.A.Douglass详细讨论了编织技术及机理，提出了编织物作为复合

2、材料增强体可以降低异型构件的制造成本。编织物作为工程材料才又一次引起了人们的关注。前期1969年Bluck提出高速斜织和编织方法。1971年，GeneralElectric的研究人员开发的“Omniweave”是三维编织技术的一个新发展。1973年，德国人Maistre申请了一个专利，开发了一种编织三维织物的方法。20世纪70年代初，美国通用电气公司根据常规的编织绳原理发明了万向编织机;20世纪70年代中期，法国欧洲动力公司也发明了类似的编织机;中期1982年，Floretine申请了一个专利为“Magnaweave”的机器设备。同时他提出了21*21由气动驱动的方型四步

3、法编织机，由开关控制行和列的驱动，纱管直径为1.5英寸，带纱不多。20世纪80年代初，美国Gumagna公司发明了磁编技术，自此三维编织技术得到了迅速发展。1982年，美国大西洋研究公司生产了一个大型四步法三维编织机，携纱器64*194。1989年，美国北卡罗来纳州立大学研制成功了一种全自动连续喂纱的四步法编织机。生产阶段1996年，天津工业大学（原天津纺织工学院）复合材料研究所研制成功了目前世界上挂纱根数最多的一台由计算机控制的全自动三维编织机，可挂编织纱线2万根，不动纱2万根。编织由计算机控制，可编织异型构件。美国ALBANY公司的可挂1000纱线的角轮式三维圆形编织

4、机能够生产相邻层交织的编织预制件Herzog公司设计了三维实体编织机，由布置的多行和多列方阵中的转子组成，通过增加轴向纱和调整编织纱来改变织物的几何形状，以编织出各种形状复杂的预制件。天津工业大学复合材料研究所成功研制了组合式三维编织机，标准化的编织单元通过灵活组合，可满足不同形状和尺寸的编织要求。美国3Tex公司也推出组合式角轮式编织机，可以连续编织截面为T形等的预制件三维编织预型件的制作是三维编织复合材料制备的基础，而且预型件的性能（也包括制作方法和工艺）从根本上决定了所制成的复合材料的性能。三维编织旋转法编织纵横步进法编织二步法四步法三维纤维预制体编织工艺2二步法编

5、织工艺第一步第二步编织纱位置编织纱轴纱二维编织过程纱线运动图1.轨道盘：机器的主体，装有编织纱纱锭、驱动装置及编织纱运动的轨道。2.纱线安装系统分为：⑴编织纱；⑵轴纱。3.成型板或成型环：起织物成型作用。4.提升机构将成型的织物提升移去。二步法编织机的一般构成二步法三维编织的特点1.预制件的整体形状一次成型2.编织过程中机器运动部件比较少，编织运动规律相对简单。3.轴向纤维比率大，可以达到80％。4.可以编织多种异型构件。5.根据不同用途灵活选择轴纱和编织纱种类和规格。6.预制件的幅宽比较窄，适用于横截面较小的编织。二步法三维编织复合材料的研究情况1）Popper,P.&

6、McConnel,R,F,USPat.4719837.January1988。1987年，由Popper和McConnel最早提出了二步法三维编织工艺并申请了专利，引起业内人士的关注。他们认为二步法是三维编织中运动步数最少的一种编织形式，比较容易实现自动化，采用二步法三维编织同样可以编织各种异型件，如圆形、工字型和T字型等制件，并且可以达到轴向增强，使材料轴向性能优越。2）1988年，Ko.Soebrto和Lei对于轴纱采用碳纤维，编织纱采用K-49的二步法三维编织预制件的力学性能进行了测试分析。认为，此种预制件拉伸模量、强度以及弯曲性能都比较好，适用于一定厚度结构件的编

7、织，可以用于直接承重，这样把二步法三维编织的应用推进了一步。3）W.Li,M.Hammad,&A.El-Shiekh,Structuralanalysisof3-DBraidedPreformsforComposites:partIIThetwo-stepPreforms,J.Text.Inst,1990,81,P515-537.1990年，Li对二步法圆型和方型三维编织均进行了分析，给出了细观结构及工艺参数的关系，他认为纱线截面均是圆形的，同时做了大量的试验以验证理论分析，建立了用以预测纱线取向角，编织尺寸和纱线体积含量的预