开口时碳纤维丝束与镀铜综丝眼间摩擦损伤的有限元模拟

发布时间：2021-04-04 06:24

　　为了减小碳纤维丝束在织造时与综丝眼摩擦产生的损伤,课题组提出了在综丝眼内镀有色金属铜的方法。先计算出开口过程中碳纤维丝束与综丝眼摩擦的动程,选取部分动程进行损伤分析,利用体积单元法对碳纤维丝束建立简化模型并在有限元软件ABAQUS中对该模型进行拉伸仿真分析;然后进行碳纤维丝束的拉伸实验并将仿真结果与实验数据相比,验证了丝束模型的正确性。课题组利用渐进损伤模型分析了碳纤维丝束与不同金属材料摩擦时的损伤情况,表明镀铜后的综丝眼与碳纤维丝束的摩擦损伤较小。 

【文章来源】：轻工机械. 2020,38(05)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

等张力梭口丝束伸长量

课题组为研究碳纤维织造在开口运动过程中丝束与综丝眼之间的滑动摩擦损伤情况，先在综丝眼内镀不同有色金属，然后碳纤维丝束在综丝眼内进行滑动摩擦，最后对比碳纤维丝束与不同金属间滑动摩擦造成的损伤情况，发现综丝眼内部镀铜时碳纤维的损伤最小。本研究所用的碳纤维丝束为东丽T300-3K，密度为1.76 g/cm3，单根碳纤维直径为5μm，抗拉强度为3.5 GPa，弹性模量为230 GPa，综丝眼尺寸为3.14mm×1.70 mm，厚度为0.5 mm，如图2所示。根据碳纤维丝束的实际尺寸先在Solid Works软件中建立碳纤维丝束与综丝眼的三维模型，然后在有限元软件ABAQUS中进行摩擦损伤分析，丝束与综眼三维模型如图3所示。图3 镀铜综丝眼与碳纤维丝束三维模型

图2 T300-3K碳纤维丝束实物图开口过程中机构每提综一次，丝束在综眼中的移动损伤动程为3 mm，考虑到若直接对3K碳纤维丝束进行建模分析的复杂性，需要很多的单元节点，计算量非常大，计算时间长，并且需要较大的内存空间，容易产生较大的误差。因此，课题组采用体积单元法对碳纤维丝束进行简化建模，使用最小重复单元单胞来构成宏观的碳纤维丝束，并对该简化模型进行拉伸验证，保证其单胞边界处满足位移和应力连续条件，将其仿真结果与宏观上碳纤维丝束的拉伸实验数据进行类比验证[7]。根据上述碳纤维丝束的实际尺寸建立如图4所示丝束简化模型，该简化模型尺寸如表1所示。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]基于ABAQUS的三原组织机织物拉伸力学性能模拟[J]. 刘倩楠,张涵,刘新金,苏旭中.  纺织学报. 2019(04)
[3]碳纤维板材加固梁式桥应用研究[J]. 宋娃丽,庞旭,杜书亮.  河北工业大学学报. 2018(02)
[4]三原组织织物拉伸力学性能有限元仿真[J]. 李瑛慧,谢春萍,刘新金.  纺织学报. 2017(11)
[5]国产碳纤维织物织造工艺技术探讨[J]. 杨建恒,侯建荣,韩笑.  高科技纤维与应用. 2012(04)
[6]纱线与综眼的摩擦力[J]. S.Galuszynski P.Ellis,李楠.  纺织器材. 1985(05)
[7]综眼中的摩擦力[J]. S. Galuszynski,张球娣.  国外纺织技术(纺织分册). 1984(11)

硕士论文
[1]织造中碳纤维的摩擦磨损行为研究[D]. 杨洁.天津工业大学 2019
[2]纤维增强复合材料结构损伤的数值模拟研究[D]. 马燕颖.南京理工大学 2016



本文编号：3117895