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机织间隔织物结构参数的研究

作　者: 景波
导　师: 丁辛
学　校: 东华大学
专　业: 纺织工程
关键词: 机织间隔织物织物厚度柱纱柱纱高度几何形态结构参数
分类号: TS101
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

机织间隔织物是一种由沿着织物经向、纬向、厚度等三个方向纱线系统组成的三维空芯织物。依赖于间隔织物的上下面层的纬纱与中间芯层的柱纱的交织,形成整体的空芯结构。通过与树脂的复合,制成增强复合材料,称为间隔织物增强复合材料。间隔织物增强复合具有整体性好、重量轻、可设计性等优点,广泛地应用在航空航天、建筑、船舶等领域。间隔织物作为复合材料的增强体,其结构特征的变化对复合材料的力学性能有着重要的影响。研究表明,不同厚度的间隔织物制成的复合材料,其力学性能差异明显。随着间隔织物厚度的增加,所制成的复合材料的平压、剪切性能不断减小,而弯曲刚度则不断的增加。因此,间隔织物的厚度是间隔织物增强复合材料力学性能的重要因素。但是,由于间隔织物的柱纱在织物中间芯层中呈弯曲状态,导致在没有其它条件的限制下,很难确定间隔织物的厚度。为了找到合适的确定机织间隔织物厚度的方法,本课题尝试通过研究间隔织物各参数间的关系,探索间隔织物厚度的确定方法。根据间隔织物中柱纱的几何形态,定义了柱纱高度、织物纬密、柱纱长度、柱纱上下面层接结点沿织物经向的距离(简称接结距离)、以及柱纱离开织物面层时的切向与接结点连线所成角度(简称取向角)等5个结构参数。另外,根据柱纱的受力情况及变形机制,假设柱纱的几何形态为正弦曲线,由此得到了柱纱的形态方程,并建立了描述柱纱形态的5个结构参数间的几何关系。为了验证所建立的几何关系,使用ImageJ软件从间隔织物试样的截面照片获取了结构参数的测量值,通过所建立的几何关系,计算得到了柱纱高度。将柱纱高度计算值同测量值进行比较,发现试样实际情况同所建立的结构参数间几何关系是相符的。通过在织物厚度方向上的拉伸和压缩变形,获得了不同织物厚度下的柱纱形态,测试了不同柱纱形态下的结构参数,运用建立的几何关系计算得到柱纱高度,比较柱纱高度的计算值和测量值,以此说明间隔织物厚度的不确定性和所建立的结构参数间几何关系在此条件下的适应性。进一步,通过不同规格的间隔织物试样,讨论了柱纱的结构参数对柱纱高度的影响。研究表明,随着取向角的增大,柱纱高度计算值同测量值间的误差逐渐变大,而且这种误差,随着柱纱长度的增加被明显地放大。对于厚度规格较小的间隔织物,纬密的变化对柱纱高度计算值同测量值间的误差有着显著的影响,而对于厚度较大的间隔织物,这种影响则微乎其微。接结距离增加,柱纱高度将减小,但这种影响只在厚度规格较小的织物上体现的较为明显。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章引言  12-15
  1.1 研究背景与意义  12-13
  1.2 研究内容与方法  13
  1.3 预期研究目标  13
  1.4 论文章节安排  13-15
第二章文献综述  15-27
  2.1 间隔织物的种类与结构  15-18
  2.2 机织间隔织物结构特征  18-20
  2.3 间隔织物结构和增强复合材料性能  20-22
  2.4 间隔织物结构表征  22-24
  2.5 间隔织物的厚度  24-25
  2.6 本章小结  25-27
第三章机织间隔织物的结构参数  27-33
  3.1 机织间隔织物结构和成型方式  27-29
  3.2 机织间隔织物的结构参数  29-32
  3.3 本章小结  32-33
第四章机织间隔织物结构参数的测量  33-41
  4.1 结构参数的测量  33-37
  4.2 结构参数关系验证实验  37-38
  4.3 柱纱拉伸和压缩实验  38-40
  4.4 本章小结  40-41
第五章结构参数间的几何关系  41-53
  5.1 结构参数几何关系的验证  41-42
  5.2 织物厚度变化对结构参数间几何关系的影响  42-46
  5.3 结构参数变化对结构参数间几何关系的影响  46-52
  5.4 本章小结  52-53
第六章总结与展望  53-55
  6.1 总结和结论  53-54
  6.2 展望  54-55
参考文献  55-58
致谢  58-59
攻读学位期间发表论文情况  59

机织间隔织物结构参数的研究

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