多轴向经编聚酯织物增强膜材力学性能研究.pdf

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1、学校代码：10255学号：1129004东华大学多轴向经编聚酯织物增强膜材力学性能研究MechanicalPropertyofFlexibleMembraneMaterialsStrengthenedbyPolyesterMulti-AxialWarpKnittedFabrics学院：纺织学院专业：纺织工程姓名：敬凌霄导师：陈南梁2016年12月东华大学学位论文原创性声明？本人郑重声明？我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研巧工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体

2、已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。ｔｙ＾＾＾学位论文作者签名：為＾可；日期：乃。年Ｖ月成日■；％，－１．＇．．？—－－片‘：１．：．＜＇．■气＇ＶＶ．—４．．＿东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作甚－茜全了僻学校有关保留、使巧学腊论文的规定，同盧学校化围并向閱家有关部口或刖构送交论文的負印件和电子版，允许论文被查厕或借阔，本人段权东华大学可！＾将本学位论

3、文的全部或部分内蒋编入有关数踞库进行检兼，可采巧影巧、缩巧或扫邸等錠制手段保样和汇綱木学柯论文。保密□，巧密后适巧本版权书。年解本学位论文属于不保密尚学位论文化者．签名指导教师盤名：Ｈ期；年■Ｌ外：１月ｌｙ日日期；ｎ年月户曰］奔摘要摘要膜材料是一种新颖的柔性复合材料。由于它具有低模量、柔软、高弹性、高拉伸强度、质量轻、设计灵活、造型独特等特点，因此被广泛的应用于各种受力结构中，尤其在建筑、运输、防灾减灾、户外广告、文体设施等领域越来越受到人们重视。膜结构材料种类繁多，常见的膜结构材料是以聚酯和玻璃纤维平纹织物作为增强材料，这种

4、织物只有两向增强，这严重限制了膜材料的应用领域。而多轴向经编织物，具有多轴增强的特点，趋于各向同性，有利于形成复杂造型，与平纹织物等传统增强体相比优势明显。在膜材料加工工艺方面，常见的涂覆膜加工工艺复杂，成本高，而流延法相比之下具有工艺简单、加工效率高、产品质量稳定等特点，应用前景广泛。另外，在膜材正常使用过程中经常受到各个方向的载荷作用，因此制备多轴向经编聚酯织物为增强体的流延涂层聚氨酯或聚乙烯膜结构材料，并研究其各向增强的力学特点具有重要的科学和经济意义。基于以上原因，本文制备了以多轴向经编聚酯织物为增强体的流延涂层聚氨酯及聚乙烯膜结构材料，详细介绍了上述膜

5、材料的制备方法，并对两种膜材料在小应变、大应变、往复拉伸及大载荷蠕变等条件下的各向异性力学行为进行了试验研究和理论分析。同时，本文还利用微观代表性体积法和非线性粘弹塑本构关系对膜材料的各向异i摘要性力学行为进行了理论模拟，模拟效果良好。本文具体的研究内容概述如下：（1）对聚酯纤维多轴向经编织物膜结构材料的制备工艺进行了介绍。详细阐述了在利巴CopentraMulti-Axial型多轴向经编机上，使用涤纶高强工业丝和涤纶缝合纱开发四轴向经编针织物的过程。具体内容包括织造设备、原料选择、织造工艺、上机调试工艺、织物参数。织造工艺中包括整经工艺、铺层工艺和编织工艺。然

6、后对编织成品进行了拉伸性能测试，测试结果显示该织物具有良好的力学性能，适合于作为柔性复合材料的增强体。最后还对流延工艺的设备结构、工艺流程和工艺参数等进行了介绍。（2）研究了将多轴向经编涤纶织物作为增强体，聚氨酯和聚乙烯作为基体的膜结构材料弹性行为特征。从微观角度，利用代表性单元体积法，建立了一个微观代表性体积单元（RVE），通过测量几何结构参数，得到每束增强纱及缝合纱的体积分数。再利用桥接矩阵，建立基体与纤维增强体之间的联系。通过假设RVE中的各种微观组件是各向同性材料，得到其柔度矩阵。随后利用MATLAB科学计算软件计算出宏观材料的理论柔度矩阵，从而得到该材

7、料的理论工程常数，即理论弹性模量。预测了膜材在弹性阶段0°、22.5°、45°、67.5°和90°方向的弹性模量，并将预测结果与实验结果进行对比，发现二者具有较好的一致性。（3）研究了小应变情况下，多轴向聚氨酯膜结构材料的各向异性力学行为。首先选取了聚氨酯膜结构材料0°、22.5°、45°、67.5°ii摘要和90°五个方向试样，对其进行了单轴拉伸测试，分析其弹性阶段的变形特征。然后利用双折线法计算出22.5°、45°、67.5°和90°的弹性模量，通过直接拟合得到0°初始模量。利用XTDIC三维数字散斑全场应变测量系统（DIC），获得试样不同区域的泊松比。最后

8、通过弹性材料正交各向异性