六角形编织立体织物成形原理及其复合材料性能研究
发布时间：2020-12-06 10:21
纺织（纤维增强）复合材料在工业领域中的大规模应用源于高性能纤维的出现。为了充分发挥高性能纤维在复合材料领域的增强作用,通常是用立体织造的方法将高性能纤维制备成立体预制件（3D preform）。纤维立体预制件织造工艺有立体编织（3D braiding）、立体机织（3D weaving）和立体针织（3D knitting）三类,其中立体编织预制件的综合性能最为突出。立体编织预制件的加工工艺从旋转式编织、行列式编织发展到近年出现的六角形编织,并由此衍生出一系列的编织机械。六角形编织在带纱数量上较其他编织工艺有明显优势,对于编织高纱线交织率的立体编织物具有很大潜力,由于六角形编织理论和技术提出时间不长,六角形编织立体织物及其加工方法尚未得到深入研究。本文从六角形编织立体织物的成形原理为切入点,对编织过程中携纱器的运动特征、纱线交织方式、圆截面六角形编织物的几何结构建模与优化、含增材式六角形编织立体织物的复合材料制备、六角形编织机的搭建与织物试织进行研究,阐释了六角形编织工艺与编织物结构特征、编织机控制方法、增材式复合材料成形工艺和试样性能,探究了六角形编织物成形的新工艺。具体研究工作如下:从...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 纤维增强复合材料的成型方法
1.1.1 纤维预浸料铺层模压成型
1.1.2 树脂传递塑模
1.1.3 增材成型方法
1.2 纤维预成型体立体编织工艺
1.2.1 行列式立体编织工艺与机械
1.2.2 旋转式立体编织工艺与机械
1.2.3 六角形立体编织工艺与机械
1.3 本课题研究内容
第2章 六角形编织立体织物的成形工艺研究
2.1 六角形编织的原理
2.2 角轮形状的设计与纱线交织方式
2.2.1 二维编织机拨盘槽数与拨盘组合分析
2.2.2 角轮凹口数目的设计
2.2.3 四角角轮与六角角轮可带携纱器的数量关系分析
2.3 六角形角轮与携纱器的运动学分析
2.4 六角形编织虚拟样机构建与携纱器运动仿真
2.4.1 六角形编织机的机械结构与数字建模
2.4.2 携纱器的ADAMS运动学仿真
2.5 六角形编织的“二步法”工艺设计
2.6 本章小结
第3章 圆截面六角形编织立体织物几何模型的构建
3.1 编织物结构的描述方法
3.2 六角形编织机底盘的坐标化
3.3 圆截面六角形编织物的织造工艺设计
3.3.1 六角形角轮的旋转时序
3.3.2 携纱器的运动路径分析
3.4 圆截面六角形编织立体织物结构仿真
3.4.1 纱线空间轨迹的绘制方法
3.4.2 编织物的特征矩阵与矩阵变换
3.4.3 纱线轨迹的B-spline曲线拟合
3.4.4 圆截面六角形编织立体织物结构的坐标变换
3.4.5 不同尺寸的圆截面六角形编织立体织物模型
3.5 圆截面六角形编织立体织物的纤维体积分数计算
3.5.1 纤维体积分数的计算方法
3.5.2 面积比计算纤维体积分数
3.6 本章小结
第4章 六角形编织结构复合材料的增材制备及其力学性能测试
4.1 增材成形技术在纺织材料领域的应用
4.2 基于增材成形的六角形编织立体织物模型
4.3 立体编织结构复合材料的增材制备
4.3.1 双喷头材料沉积法
4.3.2 树脂复合法
4.3.3 含增材增强体复合材料试样压缩性能分析
4.3.4 含增材式增强体的复合材料界面表征
4.4 含增材式六角形编织结构增强体复合材料力学性能分析
4.4.1 含增材式六角形编织结构增强体复合材料试样的制备
4.4.2 压缩力学性能测试
4.4.3 含增材式六角形编织结构增强体复合材料界面表征
4.5 本章小结
第5章 六角形编织机的搭建与立体织物的织造
5.1 六角形编织机的总体设计
5.2 六角形编织机的机械结构设计
5.2.1 六角形编织机的驱动与传动机构
5.2.2 角轮与携纱器的加工与装配
5.2.3 携纱器受力分析与驱动电机选型
5.3 六角形编织机控制系统设计
5.3.1 步进电机的控制与驱动硬件设计
5.3.2 六角形编织机控制程序设计
5.4 圆截面六角形编织立体织物的织造
5.4.1 织造上机准备
5.4.2 织造过程分析
5.4.3 织物后处理与结构特征分析
5.5 圆截面六角形编织立体织物的拉伸性能测试
5.5.1 立体织物试样准备
5.5.2 立体织物拉伸性能测试
5.5.3 实验结果分析
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要工作
6.2 课题创新点
6.3 研究展望
参考文献
附录
攻读博士学位期间发表的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PROE和ADAMS的行星轮系设计与仿真[J]. 冯立艳,耿浩,何世伟. 华北理工大学学报(自然科学版). 2019(01)
[2]基于ADAMS四自由度抓取机器人运动学分析及仿真[J]. 陈志稳,陈少克. 机电工程技术. 2018(12)
[3]经编纱线张力补偿装置的工作机制[J]. 孙帅,缪旭红,张灵婕,胡瑜. 纺织学报. 2018(11)
[4]三维编织工艺及机械的研究现状与趋势[J]. 李政宁,陈革,Frank Ko. 玻璃钢/复合材料. 2018(05)
[5]碳纤维编织机携纱锭子编织过程纱线张力分析[J]. 王晗,孟婥,孙以泽,操明明. 毛纺科技. 2017(12)
[6]创新的五月柱型编织机参数化结构设计[J]. 王永强,王益轩,刘静,李鹏飞,陈雨,周能. 纺织器材. 2017(06)
[7]编织锭子放线速度对纱线张力调控的建模与影响[J]. 扈昕瞳,张玉井,孟婥,孙以泽. 纺织学报. 2017(06)
[8]环形编织纱线间接触作用对编织增强体结构参数影响研究[J]. 迟进佳,周强,吴震宇. 浙江理工大学学报(自然科学版). 2017(05)
[9]五月柱圆管编织机锭子运动学分析及其轨迹优化[J]. 马文锁,陈凯,丁磊. 机械设计与制造. 2017(03)
[10]基于主动携纱器的三维编织减纱与加纱方法[J]. 李政宁,陈革,梁双强. 棉纺织技术. 2016(08)
博士论文
[1]六角形编织工艺、结构和性能及编织结构复合材料整合设计[D]. 高彦涛.东华大学 2013
[2]三维编织复合材料的群论分析[D]. 马文锁.上海大学 2006
硕士论文
[1]角轮式三维编织机机构及其运动轨迹优化设计[D]. 徐海亮.浙江理工大学 2017
[2]一种新型三维编织携纱器的研究与设计[D]. 李宗迎.西安工程大学 2015
[3]UHMWPE绳缆后整理技术及力学性能研究[D]. 陶肖卫.青岛大学 2015
[4]一种三维编织机主动携纱器的驱动研究与设计[D]. 李政宁.武汉纺织大学 2013
[5]基于曲率分析的三次B-spline曲线保形采样方法研究[D]. 张娴.西北农林科技大学 2012
[6]基于二维透镜天线的毫米波功率合成研究[D]. 杨楠.浙江大学 2012
[7]圆锥壳体织物的设计与制作[D]. 程付荣.东华大学 2007
本文编号：2901215
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 纤维增强复合材料的成型方法
1.1.1 纤维预浸料铺层模压成型
1.1.2 树脂传递塑模
1.1.3 增材成型方法
1.2 纤维预成型体立体编织工艺
1.2.1 行列式立体编织工艺与机械
1.2.2 旋转式立体编织工艺与机械
1.2.3 六角形立体编织工艺与机械
1.3 本课题研究内容
第2章 六角形编织立体织物的成形工艺研究
2.1 六角形编织的原理
2.2 角轮形状的设计与纱线交织方式
2.2.1 二维编织机拨盘槽数与拨盘组合分析
2.2.2 角轮凹口数目的设计
2.2.3 四角角轮与六角角轮可带携纱器的数量关系分析
2.3 六角形角轮与携纱器的运动学分析
2.4 六角形编织虚拟样机构建与携纱器运动仿真
2.4.1 六角形编织机的机械结构与数字建模
2.4.2 携纱器的ADAMS运动学仿真
2.5 六角形编织的“二步法”工艺设计
2.6 本章小结
第3章 圆截面六角形编织立体织物几何模型的构建
3.1 编织物结构的描述方法
3.2 六角形编织机底盘的坐标化
3.3 圆截面六角形编织物的织造工艺设计
3.3.1 六角形角轮的旋转时序
3.3.2 携纱器的运动路径分析
3.4 圆截面六角形编织立体织物结构仿真
3.4.1 纱线空间轨迹的绘制方法
3.4.2 编织物的特征矩阵与矩阵变换
3.4.3 纱线轨迹的B-spline曲线拟合
3.4.4 圆截面六角形编织立体织物结构的坐标变换
3.4.5 不同尺寸的圆截面六角形编织立体织物模型
3.5 圆截面六角形编织立体织物的纤维体积分数计算
3.5.1 纤维体积分数的计算方法
3.5.2 面积比计算纤维体积分数
3.6 本章小结
第4章 六角形编织结构复合材料的增材制备及其力学性能测试
4.1 增材成形技术在纺织材料领域的应用
4.2 基于增材成形的六角形编织立体织物模型
4.3 立体编织结构复合材料的增材制备
4.3.1 双喷头材料沉积法
4.3.2 树脂复合法
4.3.3 含增材增强体复合材料试样压缩性能分析
4.3.4 含增材式增强体的复合材料界面表征
4.4 含增材式六角形编织结构增强体复合材料力学性能分析
4.4.1 含增材式六角形编织结构增强体复合材料试样的制备
4.4.2 压缩力学性能测试
4.4.3 含增材式六角形编织结构增强体复合材料界面表征
4.5 本章小结
第5章 六角形编织机的搭建与立体织物的织造
5.1 六角形编织机的总体设计
5.2 六角形编织机的机械结构设计
5.2.1 六角形编织机的驱动与传动机构
5.2.2 角轮与携纱器的加工与装配
5.2.3 携纱器受力分析与驱动电机选型
5.3 六角形编织机控制系统设计
5.3.1 步进电机的控制与驱动硬件设计
5.3.2 六角形编织机控制程序设计
5.4 圆截面六角形编织立体织物的织造
5.4.1 织造上机准备
5.4.2 织造过程分析
5.4.3 织物后处理与结构特征分析
5.5 圆截面六角形编织立体织物的拉伸性能测试
5.5.1 立体织物试样准备
5.5.2 立体织物拉伸性能测试
5.5.3 实验结果分析
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要工作
6.2 课题创新点
6.3 研究展望
参考文献
附录
攻读博士学位期间发表的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PROE和ADAMS的行星轮系设计与仿真[J]. 冯立艳,耿浩,何世伟. 华北理工大学学报(自然科学版). 2019(01)
[2]基于ADAMS四自由度抓取机器人运动学分析及仿真[J]. 陈志稳,陈少克. 机电工程技术. 2018(12)
[3]经编纱线张力补偿装置的工作机制[J]. 孙帅,缪旭红,张灵婕,胡瑜. 纺织学报. 2018(11)
[4]三维编织工艺及机械的研究现状与趋势[J]. 李政宁,陈革,Frank Ko. 玻璃钢/复合材料. 2018(05)
[5]碳纤维编织机携纱锭子编织过程纱线张力分析[J]. 王晗,孟婥,孙以泽,操明明. 毛纺科技. 2017(12)
[6]创新的五月柱型编织机参数化结构设计[J]. 王永强,王益轩,刘静,李鹏飞,陈雨,周能. 纺织器材. 2017(06)
[7]编织锭子放线速度对纱线张力调控的建模与影响[J]. 扈昕瞳,张玉井,孟婥,孙以泽. 纺织学报. 2017(06)
[8]环形编织纱线间接触作用对编织增强体结构参数影响研究[J]. 迟进佳,周强,吴震宇. 浙江理工大学学报(自然科学版). 2017(05)
[9]五月柱圆管编织机锭子运动学分析及其轨迹优化[J]. 马文锁,陈凯,丁磊. 机械设计与制造. 2017(03)
[10]基于主动携纱器的三维编织减纱与加纱方法[J]. 李政宁,陈革,梁双强. 棉纺织技术. 2016(08)
博士论文
[1]六角形编织工艺、结构和性能及编织结构复合材料整合设计[D]. 高彦涛.东华大学 2013
[2]三维编织复合材料的群论分析[D]. 马文锁.上海大学 2006
硕士论文
[1]角轮式三维编织机机构及其运动轨迹优化设计[D]. 徐海亮.浙江理工大学 2017
[2]一种新型三维编织携纱器的研究与设计[D]. 李宗迎.西安工程大学 2015
[3]UHMWPE绳缆后整理技术及力学性能研究[D]. 陶肖卫.青岛大学 2015
[4]一种三维编织机主动携纱器的驱动研究与设计[D]. 李政宁.武汉纺织大学 2013
[5]基于曲率分析的三次B-spline曲线保形采样方法研究[D]. 张娴.西北农林科技大学 2012
[6]基于二维透镜天线的毫米波功率合成研究[D]. 杨楠.浙江大学 2012
[7]圆锥壳体织物的设计与制作[D]. 程付荣.东华大学 2007
本文编号：2901215
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