三维正交织物织造过程模拟及其微观几何结构预测 被引量：1

1

作者 马莹 向卫宏 +3 位作者 赵洋 邓聪颖 禄盛 曾宪君 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期105-113,共9页

为获得更为精确的织物模型,以满足织物及其纺织复合材料力学性能和破坏机制分析的需要,针对多尺度材料几何结构建模中存在宏观和介观尺度理想化假设,从而导致织物微结构特征缺失的问题,基于数字单元法理论,在纤维尺度提出一种织物织造... 为获得更为精确的织物模型,以满足织物及其纺织复合材料力学性能和破坏机制分析的需要,针对多尺度材料几何结构建模中存在宏观和介观尺度理想化假设,从而导致织物微结构特征缺失的问题,基于数字单元法理论,在纤维尺度提出一种织物织造过程动态仿真方法。该方法建立了织机关键部件的几何模型,由织造矩阵控制开口运动,通过计算纤维间的相互作用力,模拟织机五大运动,得到4个处于不同织造时期的单胞组成的三维正交织物数值模型。研究结果表明:织物单胞的微观几何结构受相邻单胞的影响,在织造过程中发生变化;最上层和最下层纬纱的应力高于中间层纬纱;模型较为准确地描述了纱线的卷曲、路径和横截面形状等织物的主要特征。 展开更多

关键词 织造过程 数字单元法 三维正交织物 微观几何结构 应力分布

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基于数字单元法的三维正交织物微观几何结构建模 被引量：8

2

作者 马莹 何田田 +2 位作者 陈翔 禄盛 王友棋 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期59-66,共8页

为了反映织物内部纱线的空间构型和微观几何结构,针对在织物建模过程中,因忽略纤维间的相互作用而引起的纱线截面形状变化的问题,基于数字单元法理论,提出了一种计算纤维间摩擦力的方法。通过纱线纤维化离散,用数值模拟和仿真方法模拟... 为了反映织物内部纱线的空间构型和微观几何结构,针对在织物建模过程中,因忽略纤维间的相互作用而引起的纱线截面形状变化的问题,基于数字单元法理论,提出了一种计算纤维间摩擦力的方法。通过纱线纤维化离散,用数值模拟和仿真方法模拟三维正交织物成型过程,建立了5种精度递进的微观几何结构数值模型。5种模型中的每根纱线分别由4、7、12、19和37根数字纤维表征。研究结果表明:随着纱线纤维化离散程度的提高,仿真时间延长,织物厚度减小,纤维体积分数增大,节点平均作用力下降速度变缓,势能变小;当每根纱线由19根数字纤维组成时,所建织物的微观几何结构数值模型与真实织物样本在显微镜下的内部切片图像较为吻合。 展开更多

关键词 三维机织复合材料 三维正交织物 数字单元法 微观几何结构 纱线纤维化离散

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不同纱线张力下的三维正交织物微观几何结构建模 被引量：4

3

作者 刘岳岩 马莹 +3 位作者 禄盛 邓聪颖 陈翔 赵洋 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2021年第1期19-27,共9页

从织物组织入手,建立纱线截面形状为圆形的三维正交织物拓扑结构。在此基础上,采用数字单元法理论在纱线首尾两端施加周期性边界和恒定张力,并通过纱线纤维化离散方法,将纱线分为既定数量的数字纤维,进而改变其截面形状和空间构型,实现... 从织物组织入手,建立纱线截面形状为圆形的三维正交织物拓扑结构。在此基础上,采用数字单元法理论在纱线首尾两端施加周期性边界和恒定张力,并通过纱线纤维化离散方法,将纱线分为既定数量的数字纤维,进而改变其截面形状和空间构型,实现织物织造成型过程的动态仿真。研究结果表明,施加较大的经纬纱张力及较小的接结纱张力,所得数值模型的经纱与纬纱厚度均匀且能保持伸直状态,接结纱截面变化情况与真实正交织物相符。当经纬纱线张力为0.2 N、接结纱张力为0.01 N时,织物数值模型厚度与实验值仅差9.55%,其微观几何结构与织物样本显微图像吻合度较高,验证了数字单元法理论在织物亚纱线尺度建模的有效性。 展开更多

关键词 三维正交织物 亚纱线尺度 纱线张力 数字单元法 周期性边界条件 复合材料

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三维正交玻璃纤维/聚丙烯纤维混纺纱织物增强环氧基复合材料冲击性能及损伤机制

4

作者 赵勤勤 石琳 +1 位作者 吴震宇 许福军 《东华大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期106-114,共9页

相较于传统的层合板复合材料,三维复合材料具有更高的比强度和损伤容限,其抗冲击性能和整体性更优。然而在实际应用中,制品会受到多次低速冲击载荷的影响,导致内部损伤。因此,设计三维正交玻璃纤维/聚丙烯纤维(GF/PP)混纺纱织物增强环... 相较于传统的层合板复合材料,三维复合材料具有更高的比强度和损伤容限,其抗冲击性能和整体性更优。然而在实际应用中,制品会受到多次低速冲击载荷的影响,导致内部损伤。因此,设计三维正交玻璃纤维/聚丙烯纤维(GF/PP)混纺纱织物增强环氧基复合材料多次冲击的试验,通过分析多次冲击响应和观察损伤形貌,揭示不同冲击载荷下复合材料的力学响应规律、主要损伤机制及损伤模式。对预先热处理试样的损伤机制和形貌进行了分析,得到聚丙烯(PP)纤维在复合材料冲击中的作用机制。研究表明:热处理使聚丙烯纤维熔化并重新结晶,改变了其体积和形态,从而提高了环氧基复合材料的韧性。随着冲击能量的增加,首次冲击峰值力增大。试样在连续三次25 J能量冲击后,峰值载荷显著下降,最大变形量大约增加至首次冲击的1.2倍。在9 J能量下,随着冲击次数的累积,复合材料的损伤模式种类增多,吸能能力也随之增强。 展开更多

关键词 三维正交织物 编织复合材料 多次低速冲击 损伤机制

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织物密度对三维正交机织物吸水导湿性能的影响 被引量：2

5

作者 韦鑫 沈兰萍 黄河柳 《现代纺织技术》 北大核心 2017年第1期32-35,共4页

采用不同纤度的细旦丙纶丝和黏胶长丝织造6种纬密相同、经密变化的三维正交机织物,以差动毛细效应为理论基础,对各织物的吸水导湿性能进行测试分析。结果表明:当细旦丙纶丝333dtex(300D)/72根、粘胶长丝278dtex(250D)/48根、细旦丙纶丝1... 采用不同纤度的细旦丙纶丝和黏胶长丝织造6种纬密相同、经密变化的三维正交机织物,以差动毛细效应为理论基础,对各织物的吸水导湿性能进行测试分析。结果表明:当细旦丙纶丝333dtex(300D)/72根、粘胶长丝278dtex(250D)/48根、细旦丙纶丝167dtex(150D)/48根所对应的功能层经纬密度分别为70×100根/10cm(导湿层),105×150根/10cm(吸水储水层),105×105根/10cm(导湿层)时,织物的吸水导湿性能表现最优。 展开更多

关键词 差动毛细效应 织物密度 三维正交机织物 吸水导湿

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纬纱接结的三维正交机织物结构 被引量：5

6

作者 郭兴峰 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期62-65,共4页

为了研究正交机织物的实际结构,采用玻璃纤维在剑杆织机上织制了纬纱接结的6层经纱5层纬纱的正交机织物,然后利用VARI工艺与聚酯树脂复合,制成了复合材料板材试样,并在显微镜下观测纱线的形状。研究发现:三维正交机织物的经、纬纱基本... 为了研究正交机织物的实际结构,采用玻璃纤维在剑杆织机上织制了纬纱接结的6层经纱5层纬纱的正交机织物,然后利用VARI工艺与聚酯树脂复合,制成了复合材料板材试样,并在显微镜下观测纱线的形状。研究发现:三维正交机织物的经、纬纱基本呈直线状态,接结纬纱是曲线与直线组合的形状,且形状与在织物中的位置有关,越靠近织物中央,接结纬纱的直线部分越短;接结纬纱使其限定的经纱产生聚集现象,在复合材料中产生贫富树脂区,接结纬纱形状的变化也使织物的结构不均匀。对织造过程的分析表明,造成接结纬纱形状变化的原因是织物形成过程中接结纬纱的滑动,从织物边部到中央,接结纬纱的滑动阻力逐渐增大,接结纬纱的张力也逐渐增大。 展开更多

关键词 复合材料 三维正交机织物 织物结构 纬纱接结

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球形弹体冲击下三维正交机织物结构破坏机制有限元分析 被引量：4

7

作者 武鲜艳 申屠宝卿 +3 位作者 马倩 金利民 张威 谢胜 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期32-38,共7页

为深入研究抗冲击三维正交机织物的破坏机制,通过有限元建模分析,以三维正交机织物为靶体,在纱线尺度细观结构模型上计算其在不同初始速度球形弹体冲击下的渐进破坏过程。对不同初始速度下球形弹体的速度和加速度变化历程、各纱线系统... 为深入研究抗冲击三维正交机织物的破坏机制,通过有限元建模分析,以三维正交机织物为靶体,在纱线尺度细观结构模型上计算其在不同初始速度球形弹体冲击下的渐进破坏过程。对不同初始速度下球形弹体的速度和加速度变化历程、各纱线系统吸能比例、材料渐进破坏过程以及最终破坏形态等进行分析。结果表明:平直排列的纱线系统在吸收与耗散球形弹体冲击能量的过程中发挥重要作用,可使能量以很快的应力波速扩展到三维正交机织物靶体的大面积区域,并提高吸能效果;球形弹体初始速度为100 m/s时,经、纬、Z纱系统可分别吸收总能量的39.6%、48.37%、12.03%,经、纬纱系统为三维正交机织物靶体抵抗冲击力过程中的主要承力部位;通过增加纱线层数、织物体积及织造密度等可提高三维正交机织物材料的抗冲击性能。 展开更多

关键词 三维正交机织物 球形弹体 破坏机制 有限元分析

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玄武岩/碳纤维混杂三维正交复合材料拉伸性能研究 被引量：6

8

作者 李婉婉 汪进前 +2 位作者 盖燕芳 邓成浩 李朝利 《现代纺织技术》 2019年第2期1-5,共5页

以玄武岩纤维、碳纤维为原料,设计出5种不同混杂比的三维正交织物,利用真空辅助成型工艺制备了乙烯基酯树脂基混杂复合材料,对其拉伸性能进行了测试,重点分析玄武岩纤维在织物中所占比例对复合材料拉伸性能的影响。结果表明:在纤维总体... 以玄武岩纤维、碳纤维为原料,设计出5种不同混杂比的三维正交织物,利用真空辅助成型工艺制备了乙烯基酯树脂基混杂复合材料,对其拉伸性能进行了测试,重点分析玄武岩纤维在织物中所占比例对复合材料拉伸性能的影响。结果表明:在纤维总体积分数一定的情况下,随着混杂织物中玄武岩纤维所占比例的增大,复合材料的拉伸强度先增大后减小,拉伸断裂伸长率逐渐增大,弹性模量逐渐减小,经向整体拉伸性能优于纬向。纤维的混杂比及其性质决定了混杂三维机织复合材料的断裂机制,通过调节纤维混杂比可以充分发挥各种纤维的优势和特点,设计出满足不同需求的材料。 展开更多

关键词 三维正交织物 混杂比 复合材料 拉伸性能

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三维正交机织复合材料的冲后压缩性能

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作者 应志平 王伟青 +1 位作者 吴震宇 胡旭东 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期129-135,共7页

为揭示纱线张力对三维机织复合材料抗冲击及冲后压缩性能的影响规律,基于多剑杆织造工艺,配置不同接结纱张力(25、50、100 cN)织造三维正交机织物,通过真空辅助树脂传递模塑成型工艺制备复合材料,并在室温下进行低速冲击及冲后压缩性能... 为揭示纱线张力对三维机织复合材料抗冲击及冲后压缩性能的影响规律,基于多剑杆织造工艺,配置不同接结纱张力(25、50、100 cN)织造三维正交机织物,通过真空辅助树脂传递模塑成型工艺制备复合材料,并在室温下进行低速冲击及冲后压缩性能测试。结果表明:当接结纱张力为100 cN时,试样在冲击载荷下发生表层树脂大面积破裂和剥离并使纬纱失去支撑,同时,试样表层纬纱发生较大卷曲,促使压缩载荷发生屈曲失效;接结纱张力为100 cN试样的压缩性能相比接结纱张力为25 cN试样下降约50%;接结纱张力较高时易导致纬纱卷曲增大和树脂富集,并由此降低试样的弯曲刚度和冲后压缩性能。 展开更多

关键词 三维正交机织物 纱线张力 复合材料 冲后压缩 纱线卷曲

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双轴向经编和三维正交机织增强复合材料拉伸性能实验研究 被引量：5

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作者 马亚运 陶楠楠 高晓平 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期15-19,共5页

为对比双轴向经编和三维正交机织玻纤复合材料沿0°和90°方向拉伸性能,分别以0°/90°双轴向经编织物和三维正交机织物为增强体,E-2511-1A环氧树脂/2511-1BT固化剂为基体,通过VARTM成型,测试试样沿0°和90°... 为对比双轴向经编和三维正交机织玻纤复合材料沿0°和90°方向拉伸性能,分别以0°/90°双轴向经编织物和三维正交机织物为增强体,E-2511-1A环氧树脂/2511-1BT固化剂为基体,通过VARTM成型,测试试样沿0°和90°拉伸性能。结果表明,该双轴向经编复合材料仅在0°方向拉伸强度和当量强度略高,弹性模量和当量模量均弱于三维正交机织复合材料,这与增强体纱线线密度和织造密度紧密相关。复合材料拉伸断裂截面显示,三维正交机织物内Z纱有效改善了双轴向经编复合材料易拉伸分层失效和断裂截面处纤维抽拔、脱粘等问题。 展开更多

关键词 双轴向经编织物 三维正交机织物 拉伸性能 应力-应变

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三维正交机织玻纤复合材料界面改性及弯曲性能研究

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作者 陶楠楠 高晓平 《现代纺织技术》 2019年第4期12-18,共7页

纤维/基体界面特性影响复合材料性能,为提高纤维/基体界面性能,基于纤维表面热处理与硅烷偶联剂改性相结合的方法处理三维正交机织物。分别以改性前后织物为增强体,树脂与固化剂的混合胶液为基体,采用VARTM工艺成型复合材料。测试试样沿... 纤维/基体界面特性影响复合材料性能,为提高纤维/基体界面性能,基于纤维表面热处理与硅烷偶联剂改性相结合的方法处理三维正交机织物。分别以改性前后织物为增强体,树脂与固化剂的混合胶液为基体,采用VARTM工艺成型复合材料。测试试样沿0°和90°方向的弯曲性能。结果表明,试样沿0°方向的弯曲强度略有下降,而弹性模量增加。沿90°方向的弯曲强度和弹性模量均增加。由此可知,硅烷偶联剂改性可以提高纤维/基体界面结合强度,从而改善了复合材料的力学性能。纤维FTIR谱图和试样断裂截面SEM图也证实纤维/基体结合强度得到了提高。 展开更多

关键词 界面改性 硅烷偶联剂处理 三维正交机织物 弯曲性能

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