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柔性导向三维织造复合材料预制体细观结构分析
被引量：
4
1
作者
刘云志
战丽
+2 位作者
王争
张群
李志坤
《中国材料进展》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第6期458-463,共6页
针对柔性导向三维织造复合材料预制体的结构表征问题,对预制体的几何结构和纤维束细观形貌进行了研究。基于纤维截面为矩形、纤维处于伸直状态、预制体结构均匀一致、忽略边缘导向套与纤维的缠绕区域等基本假设,建立了预制体几何结构模...
针对柔性导向三维织造复合材料预制体的结构表征问题,对预制体的几何结构和纤维束细观形貌进行了研究。基于纤维截面为矩形、纤维处于伸直状态、预制体结构均匀一致、忽略边缘导向套与纤维的缠绕区域等基本假设,建立了预制体几何结构模型,并通过织造实验验证了模型的合理性。通过织造层致密化压实工艺,织造了纤维体积分数分别为44.1%、50.0%和52.5%的预制体,采用树脂转移模塑成型(RTM)技术制备了复合材料试样。将试样研磨抛光后置于显微镜下观测X/Y向纤维束沿Z向和轴向的截面细观形貌变化特征(将纤维与平面内X或Y向纤维之间正交铺设的夹层区域定义为A区域,将X向纤维和Y向纤维正交叠层区域定义为B区域)。结果表明,受不同压实载荷的影响,纤维体积分数高的预制体,A区域的X/Y向纤维束截面形貌更趋于矩形;B区域的X/Y向纤维束,在预制体纤维体积分数达到50%时,呈轻微的反半圆形状,纤维体积分数达到52.5%时,纤维束截面近似呈矩形;X/Y向纤维束沿轴向截面观测结果显示,在A区域和B区域的纤维束轴向截面形貌分别形成反鼓形和鼓形结构,沿着纤维束轴向交替重复出现,且随着压实载荷的增加,制件纤维体积分数提高,该特征更加明显。通过分析碳纤维预制体细观结构特征,得出宏观压实致密化程度对预制体细观结构的影响规律,为预测复合材料性能提供了参考。
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关键词
柔性
导向三维
织造
复合材料预制体
树脂转移模塑成型(RTM)技术
细观结构
纤维截面形貌
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职称材料
复合材料柔性导向三维织造过程纤维损伤预测及工艺优化
被引量：
1
2
作者
王东
单忠德
+2 位作者
刘阳
孙正
李佳华
《工程塑料应用》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期54-60,73,共8页
针对复合材料预制体柔性导向三维织造技术,为探究织造角度、入针张力和织造速度对织造后纤维起毛量、拉伸强度的影响规律,设计正交试验,通过大律法对织造后纤维宏观形貌进行二值化处理,表征了织造后纤维起毛量,通过纤维拉伸强度表征了...
针对复合材料预制体柔性导向三维织造技术,为探究织造角度、入针张力和织造速度对织造后纤维起毛量、拉伸强度的影响规律,设计正交试验,通过大律法对织造后纤维宏观形貌进行二值化处理,表征了织造后纤维起毛量,通过纤维拉伸强度表征了织造后纤维损伤度,结果表明起毛量随织造角度增加而降低,随入针张力及织造速度的增加而增加,拉伸强度与起毛量有相反的变化趋势。基于纤维起毛量与拉伸强度的负相关关系,设计Box-Bennken Design响应面试验对纤维拉伸强度进行单目标优化,建立相应纤维损伤度数学模型并验证了模型的可靠性,进而优化了工艺参数并进行了试验验证。试验结果表明优化后的纤维损伤度的理论值与实际值仅相差1.08%,优化后的纤维损伤度低至9.97%,能够满足复合材料三维预制体的高成形质量需求。
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关键词
复合材料
柔性
导向三维
织造
纤维损伤
起毛量
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职称材料
柔性导向三维正交结构复合材料预制体建模研究
被引量：
10
3
作者
刘云志
单忠德
+1 位作者
战丽
李志坤
《工程塑料应用》
CAS
CSCD
北大核心
2016年第6期63-66,83,共5页
针对碳纤维增强复合材料三维织物的表征问题,采用柔性导向三维织造技术,织造了三向正交结构复合材料预制体,根据织造工艺重复性与对称性的特点,建立了柔性导向三维正交结构预制体单元模型,并推导出织物单元体各向纤维体积含量的预测公...
针对碳纤维增强复合材料三维织物的表征问题,采用柔性导向三维织造技术,织造了三向正交结构复合材料预制体,根据织造工艺重复性与对称性的特点,建立了柔性导向三维正交结构预制体单元模型,并推导出织物单元体各向纤维体积含量的预测公式。然后,进行碳纤维预制体织造实验,织造了五组碳纤维三向正交结构织物,实测得到预制体中X/Y/Z三向纤维体积含量,并与建立的体积含量预测公式进行对比,证明了所建模型的适用性。最后分析了预制体纤维体积含量理论值与实测值产生偏差的原因,得出预制体中纤维束并非处于伸直状态等一系列结论。
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关键词
复合材料
碳纤维
三维正交结构
单元模型
柔性织造
纤维体积含量
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职称材料
题名
柔性导向三维织造复合材料预制体细观结构分析
被引量：
4
1
作者
刘云志
战丽
王争
张群
李志坤
机构
机械科学研究总院集团有限公司先进成形技术与装备国家重点实验室
出处
《中国材料进展》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第6期458-463,共6页
基金
中央军委科技委基础加强计划重点基础研究项目(2017-JCJQ-ZD-035)。
文摘
针对柔性导向三维织造复合材料预制体的结构表征问题,对预制体的几何结构和纤维束细观形貌进行了研究。基于纤维截面为矩形、纤维处于伸直状态、预制体结构均匀一致、忽略边缘导向套与纤维的缠绕区域等基本假设,建立了预制体几何结构模型,并通过织造实验验证了模型的合理性。通过织造层致密化压实工艺,织造了纤维体积分数分别为44.1%、50.0%和52.5%的预制体,采用树脂转移模塑成型(RTM)技术制备了复合材料试样。将试样研磨抛光后置于显微镜下观测X/Y向纤维束沿Z向和轴向的截面细观形貌变化特征(将纤维与平面内X或Y向纤维之间正交铺设的夹层区域定义为A区域,将X向纤维和Y向纤维正交叠层区域定义为B区域)。结果表明,受不同压实载荷的影响,纤维体积分数高的预制体,A区域的X/Y向纤维束截面形貌更趋于矩形;B区域的X/Y向纤维束,在预制体纤维体积分数达到50%时,呈轻微的反半圆形状,纤维体积分数达到52.5%时,纤维束截面近似呈矩形;X/Y向纤维束沿轴向截面观测结果显示,在A区域和B区域的纤维束轴向截面形貌分别形成反鼓形和鼓形结构,沿着纤维束轴向交替重复出现,且随着压实载荷的增加,制件纤维体积分数提高,该特征更加明显。通过分析碳纤维预制体细观结构特征,得出宏观压实致密化程度对预制体细观结构的影响规律,为预测复合材料性能提供了参考。
关键词
柔性
导向三维
织造
复合材料预制体
树脂转移模塑成型(RTM)技术
细观结构
纤维截面形貌
Keywords
3D flexible weaving technology
composite preform
resin transfer molding(RTM)technology
mesostructure
sectional morphology of fibers
分类号
TB332 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
复合材料柔性导向三维织造过程纤维损伤预测及工艺优化
被引量：
1
2
作者
王东
单忠德
刘阳
孙正
李佳华
机构
机械科学研究总院集团有限公司先进成形技术与装备国家重点实验室
南京航空航天大学
出处
《工程塑料应用》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期54-60,73,共8页
基金
国家自然科学基金重大项目(51790173)
江苏省基础研究计划-前沿引领技术基础研究专项(BK20212007)。
文摘
针对复合材料预制体柔性导向三维织造技术,为探究织造角度、入针张力和织造速度对织造后纤维起毛量、拉伸强度的影响规律,设计正交试验,通过大律法对织造后纤维宏观形貌进行二值化处理,表征了织造后纤维起毛量,通过纤维拉伸强度表征了织造后纤维损伤度,结果表明起毛量随织造角度增加而降低,随入针张力及织造速度的增加而增加,拉伸强度与起毛量有相反的变化趋势。基于纤维起毛量与拉伸强度的负相关关系,设计Box-Bennken Design响应面试验对纤维拉伸强度进行单目标优化,建立相应纤维损伤度数学模型并验证了模型的可靠性,进而优化了工艺参数并进行了试验验证。试验结果表明优化后的纤维损伤度的理论值与实际值仅相差1.08%,优化后的纤维损伤度低至9.97%,能够满足复合材料三维预制体的高成形质量需求。
关键词
复合材料
柔性
导向三维
织造
纤维损伤
起毛量
Keywords
composite
flexible oriented 3D woven process
fiber damage
fuzz mass
分类号
TB332 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
柔性导向三维正交结构复合材料预制体建模研究
被引量：
10
3
作者
刘云志
单忠德
战丽
李志坤
机构
机械科学研究总院先进成形技术与装备国家重点实验室
出处
《工程塑料应用》
CAS
CSCD
北大核心
2016年第6期63-66,83,共5页
基金
国家重大科技专项(2014ZX04001-181)
文摘
针对碳纤维增强复合材料三维织物的表征问题,采用柔性导向三维织造技术,织造了三向正交结构复合材料预制体,根据织造工艺重复性与对称性的特点,建立了柔性导向三维正交结构预制体单元模型,并推导出织物单元体各向纤维体积含量的预测公式。然后,进行碳纤维预制体织造实验,织造了五组碳纤维三向正交结构织物,实测得到预制体中X/Y/Z三向纤维体积含量,并与建立的体积含量预测公式进行对比,证明了所建模型的适用性。最后分析了预制体纤维体积含量理论值与实测值产生偏差的原因,得出预制体中纤维束并非处于伸直状态等一系列结论。
关键词
复合材料
碳纤维
三维正交结构
单元模型
柔性织造
纤维体积含量
Keywords
composites
carbon fiber
3D orthogonal structure
unit model
flexible weaving
fiber volume fraction
分类号
TB332 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
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被引量
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1
柔性导向三维织造复合材料预制体细观结构分析
刘云志
战丽
王争
张群
李志坤
《中国材料进展》
CAS
CSCD
北大核心
2020
4
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职称材料
2
复合材料柔性导向三维织造过程纤维损伤预测及工艺优化
王东
单忠德
刘阳
孙正
李佳华
《工程塑料应用》
CAS
CSCD
北大核心
2022
1
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职称材料
3
柔性导向三维正交结构复合材料预制体建模研究
刘云志
单忠德
战丽
李志坤
《工程塑料应用》
CAS
CSCD
北大核心
2016
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