CN102454044A - 一种异型编织物的制织方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种异型编织物的形成方法。它是先根据所要编织的异型编织物的横截面形状，在编织机上将组成异型编织物的各根编织纱线进行编织体的相似形的排列，并且在这种排列中，所有的编织纱线在纵横方向成交错点阵的规律排列；然后在编织的继续中，采用上下左右四步一循环的运行步骤，对同一横列或同一纵行的编织纱线进行逐根纱线的换位移动，以如此方式来完成一个编织循环的编织；其结果是使异型编织物中的每根编织纱线与周围的编织纱线的相邻关系始终不变，与并且只与相邻的编织纱线绞绕。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种三维编织物的制织技术，具体是一种三维异型整体编织物的制织技术。
背景技术
更高强度、更高模量、更轻质量、更低成本一直是先进复合材料发展的方向。
三维编织复合材料是先进复合材料的重要组成部分。先进复合材料具有高的比强度和高的比模量。三维异型整体编织复合材料理想的形成方式是首先利用三维编织技术编织成三维异型整体编织物，亦称三维预型件，然后将其再与树脂复合成型而成。三维预型件整体性好、纤维在空间呈多向的网络交绕状态，纱线连续，力学性能较高，因此可在各行各业，尤其是航天航空等高技术领域得到广泛应用。
理想的三维异型整体编织物应该能达到以下结构和性能的要求：三维异型整体编织物的设计与制织要方便易行；三维异型整体编织物的组成纤维尽可能按受力负载方向排列，一般与编织物轴线成平行状态，以降低伸长变形，提高三维异型整体编织物的拉伸模量及强度；三维异型整体编织物的表面的磨损或局部的损坏不应形成损伤的扩散甚至编织物的解体。
目前，三维整体编织物主要通过传统的四步法三维编织或二步法三维编织来形成。但无论哪种，都存在着如下不足之处：
首先，对包括T字形或工字形等在内的形态复杂的异型编织物，在设计和制织操作中，都存在较大难度。例如，四步法的编织体由于在成型过程中，是将一个复杂的横截面分解成若干个常规矩形，采用四步法编织这些单元“拼接”编织而成的。
其次，编织物中的编织纤维或纱线，或称动纱，不容易做到平行于编织物轴线，这就做不到充分利用纱线的拉伸模量等力学性能了。例如在四步法三维编织中，任意一根编织纱线都将在编织体内到处“游走”，相互间进行交叉穿插，总是呈现从编织体一个侧面斜向到达另一个侧面的曲折状态；又例如在二步法三维编织中，因为是穿插“捆绑”结构，纱线也成为了曲折状态。
再者，因为四步法或二步法编织体的编织纱线，总是呈贯穿编织体的状态，特别是二步法的穿插“捆绑”方式，使得编织物发生表面磨损或局部损坏时，极易形成损伤的扩散甚至造成编织物的解体。
发明内容
为了克服现有三维异型整体编织物在设计制织上的困难以及编织纤维或纱线不平行于编织体轴线而容易伸长变形、表面磨损或局部损坏极易向其他部位扩散的不足，本发明提供一种三维异型整体编织物的制织技术。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
首先根据所要编织的异型编织物的横截面形状，在编织机上将组成异型编织物的各根编织纱线进行编织体的相似形的排列，并且在这种排列中，所有的纱线在纵横方向按交错点阵的规律排列。
然后在编织的继续中，采用上下左右四步一循环的运行步骤，对同一横列或同一纵行中的编织纱线，进行逐根编织纱线的换位移动，以如此方式来完成一个编织循环的编织；其结果是使异型编织物中的每根编织纱线与周围的编织纱线的相邻关系始终不变，与并且只与相邻的编织纱线绞绕。
上述的纱线在纵横方向成交错点阵的规律排列为：奇数横列的编织纱线与偶数横列的编织纱线在横向成间位排列，奇数纵行的编织纱线与偶数纵行的编织纱线在纵向也成间位排列。
上述的采用上下左右四步一循环的运行步骤，以同一横列或同一纵行的纱线进行逐根纱线的换位移动的方式是指：第一步，奇数横列逐根纱线向右换位移动一个纱线位置，偶数横列逐根纱线向左换位移动一个纱线位置；第二步，奇数纵行逐根纱线向下换位移动一个纱线位置，偶数纵行逐根纱线向上换位移动一个纱线位置；第三步，奇数横列逐根纱线向左换位移动一个纱线位置，偶数横列逐根纱线向右换位移动一个纱线位置；第四步，奇数纵行逐根纱线向上换位移动一个纱线位置，偶数纵行逐根纱线向下换位移动一个纱线位置；
上述的采用上下左右四步一循环的运行步骤，以同一横列或同一纵行的纱线进行逐根纱线的换位移动的方式也可以为如下方式：第一步，奇数横列逐根纱线向左换位移动一个纱线位置，偶数横列逐根纱线向右换位移动一个纱线位置；第二步，奇数纵行逐根纱线向下换位移动一个纱线位置，偶数纵行逐根纱线向上换位移动一个纱线位置；第三步，奇数横列逐根纱线向右换位移动一个纱线位置，偶数横列逐根纱线向左换位移动一个纱线位置；第四步，奇数纵行逐根纱线向上换位移动一个纱线位置，偶数纵行逐根纱线向下换位移动一个纱线位置；
以此不断循环编织，就可连续地编织成为本发明的三维异型整体编织物。该编织物中的每根编织纱线与周围编织纱线的相邻关系始终不变，与并且只与相邻的编织纱线绞绕，所以编织纱线的排列形态就形成了三维异型整体编织物的形态。
在编织原料上，组成异型编织物的编织纱线可以是纤维，也可以是纤维组合而成的纱线；可以是玻璃纤维，也可以是包括碳纤维、芳纶纤维或高强聚乙烯在内的各种高性能纱线。
本发明的有益效果是：
与现有传统的三维异型整体编织技术相比，本发明的三维异型整体编织物的制织技术使得设计和制织变得较为简单易行，并且因为改善了编织纤维或纱线与编织体轴线之间的平行状态，使得织物不容易伸长变形、并且当编织体的表面磨损或局部损坏后其破损难以向内部或其他部位扩散，提高了最终三维编织复合材料的力学性能和使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例1的工字形编织物的编织纱线排列图。
图2是本发明实施例2的T字形编织物的编织纱线排列图。
具体实施方式
实施例1
本实施例为工字形编织物，由线密度为1200tex的E型无捻玻璃纤维编织而成。
首先根据所要编织的工字形编织物的横截面形状，在编织机上将组成工字形编织物的各根编织纱线进行编织体的相似形的排列。本实施例中，编织纱线排列如图1所示；并且在这种排列中，所有的编织纱线在纵横方向按交错点阵的规律排列，即，奇数横列的编织纱线与偶数横列的编织纱线在横向成间位排列方式，奇数纵行的编织纱线与偶数纵行的编织纱线在纵向也成间位排列方式。如此排列后，除了工字形边缘外，每根编织纱线的周围环绕排列着四根相邻的编织纱线。
然后以如下步骤开始编织：第一步，从上往下数的奇数横列逐根纱线向右换位移动一个纱线位置，偶数横列逐根纱线向左换位移动一个纱线位置；第二步，从左往右数的奇数纵行逐根纱线向下移动一个纱线位置，偶数纵行逐根纱线向上移动一个纱线位置；第三步，奇数横列逐根纱线向左换位移动一个纱线位置，偶数横列逐根纱线向右换位移动一个纱线位置；第四步，奇数纵行逐根纱线向上换位移动一个纱线位置，偶数纵行逐根纱线向下换位移动一个纱线位置；如此完成一次循环的编织。
以此不断循环编织，就可连续地编织成为本实施例的工字形编织物。该编织物中的每根编织纱线与周围编织纱线的相邻关系始终不变，与并且只与相邻的编织纱线绞绕，所以编织纱线的工字形排列就形成了工字形的编织物。
实施例2
本实施例为T字形编织物，由粗细为12K的PAN基碳纤维编织而成。
首先根据所要编织的T字形编织物的横截面形状，在编织机上将组成T字形编织物的各根编织纱线进行编织体的相似形的排列。本实施例中，纱线排列如图2所示；并且在这种排列中，所有的纱线在纵横方向按交错点阵的规律排列，即，奇数横列的编织纱线与偶数横列的编织纱线在横向成间位排列方式，奇数纵行的编织纱线与偶数纵行的编织纱线在纵向也成间位排列方式；如此排列后，除了T字形边缘外，每根编织纱线的周围环绕排列着四根相邻的编织纱线。
然后以如下步骤开始编织：第一步，从上往下数的奇数横列逐根纱线向右换位移动一个纱线位置，偶数横列逐根纱线向左换位移动一个纱线位置；第二步，从左往右数的奇数纵行逐根纱线向下换位移动一个纱线位置，偶数纵行逐根纱线向上换位移动一个纱线位置；第三步，奇数横列逐根纱线向左换位移动一个纱线位置，偶数横列逐根纱线向右换位移动一个纱线位置；第四步，奇数纵行逐根纱线向上换位移动一个纱线位置，偶数纵行逐根纱线向下换位移动一个纱线位置；如此完成一次循环的编织。
以此不断循环编织，就可连续地编织成为本实施例的T字形编织物。该编织物中的每根编织纱线与周围编织纱线的相邻关系始终不变，与并且只与相邻的编织纱线绞绕，所以编织纱线的T字形排列就形成了T字形的编织物。
Claims (6)
1.一种异型编织物的形成方法，其特征是：首先根据所要编织的异型编织物的横截面形状，在编织机上将组成异型编织物的各根编织纱线进行编织体的相似形的排列，并且在这种排列中，所有的纱线在纵横方向按交错点阵的规律排列；然后在编织的继续中，采用上下左右四步一循环的运行步骤，对同一横列或同一纵行的编织纱线进行逐根编织纱线的换位移动，以如此方式来完成一个编织循环的编织；其结果是使异型编织物中的每根编织纱线与周围的编织纱线的相邻关系始终不变，与并且只与相邻的编织纱线绞绕。
2.根据权利要求1所述的异型编织物的形成方法，其特征是：纱线在纵横方向成交错点阵的规律排列为：奇数横列的编织纱线与偶数横列的编织纱线在横向成间位排列方式，奇数纵行的编织纱线与偶数纵行的编织纱线在纵向也成间位排列方式。
3.根据权利要求1所述的异型编织物的形成方法，其特征是：采用上下左右四步一循环的运行步骤，以同一横列或同一纵行的纱线进行逐根纱线的换位移动的方式是指：第一步，奇数横列逐根纱线向右换位移动一个纱线位置，偶数横列逐根纱线向左换位移动一个纱线位置；第二步，奇数纵行逐根纱线向下换位移动一个纱线位置，偶数纵行逐根纱线向上换位移动一个纱线位置；第三步，奇数横列逐根纱线向左换位移动一个纱线位置，偶数横列逐根纱线向右换位移动一个纱线位置；第四步，奇数纵行逐根纱线向上换位移动一个纱线位置，偶数纵行逐根纱线向下换位移动一个纱线位置。
4.根据权利要求1所述的异型编织物的形成方法，其特征是：采用上下左右四步一循环的运行步骤，以同一横列或同一纵行的纱线进行逐根纱线的位移的方式是指：第一步，奇数横列逐根纱线向左换位移动一个纱线位置，偶数横列逐根纱线向右换位移动一个纱线位置；第二步，奇数纵行逐根纱线向下换位移动一个纱线位置，偶数纵行逐根纱线向上换位移动一个纱线位置；第三步，奇数横列逐根纱线向右换位移动一个纱线位置，偶数横列逐根纱线向左换位移动一个纱线位置；第四步，奇数纵行逐根纱线向上换位移动一个纱线位置，偶数纵行逐根纱线向下换位移动一个纱线位置。
5.根据权利要求1所述的异型编织物的形成方法，其特征是：组成异型编织物的纱线可以是纤维，也可以是纤维组合而成的纱线。
6.根据权利要求1所述的异型编织物的形成方法，其特征是：组成异型编织物的纱线可以是玻璃纤维，也可以是包括碳纤维、芳纶纤维或高强聚乙烯在内的各种高性能纱线。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN106319751A (zh) * | 2016-01-06 | 2017-01-11 | 天津工业大学 | 一种负曲率异形截面预制件的二维编织方法 |
| CN107460626A (zh) * | 2017-07-20 | 2017-12-12 | 北京航空航天大学 | 一种完全自动化三维异型整体编织设备 |
| CN112391732A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-02-23 | 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 | 一种三维编织异形梁及其制备方法 |
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| CN107460626B (zh) * | 2017-07-20 | 2019-08-09 | 北京航空航天大学 | 一种完全自动化三维异型整体编织设备 |
| CN112391732A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-02-23 | 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 | 一种三维编织异形梁及其制备方法 |
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