CN103061004A - 新结构立体织物及其编织方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新结构立体织物及其编织方法，该结构为正交三向结构与2.5D浅交弯联结构组合而成，通过两种结构之间纤维的互相交缠，实现纤维在织物中的连续性编织。其编织方法首先进行正交三向结构编织，同时在X向预留若干纤维。其次进行2.5D浅交弯联结构编织，以预留纤维为2.5D浅交结构中的纬纱，完成多结构立体织物的编织。本发明立体织物的成型工艺可靠性高、方便易行、纤维取向复杂、纤维体积含量可设计性强、纤维之间连续多，提出了解决复杂承力构件复合材料用立体织物增强体材料的途径之一。

Description

新结构立体织物及其编织方法
技术领域
本发明涉及一种立体织物编织工艺，具体是一种由正交三向结构和2.5D结构组合而成新结构立体织物及其编织方法，属于立体织物编织技术领域。
背景技术
高性能纤维在三维空间多方向连续排布、相互交缠，形成的纤维织物称为立体织物，作为增强体用于制作先进复合材料。复合材料的增强体形状结构及其品质基本决定了复合材料性能。其中增强体的性能主要取决于纤维取向。以立体织物作为增强体的复合材料已成功应用于航空、航天等高技术领域，具有很好的发展前景。
正交三向织物的专利有美国专利US4038440、US4001478、US3955602和中国专利CN1068607A。美国专利US4038440、US4001478、US3955602公开了一种正交三向织物的制造方法，在纤维的矩阵中铺放另两个方向的纤维最终成型正交三向织物，成型的织物外形有矩形和回转体等；中国专利CN1068607A公开了一种三轴向正交三向织物的新的织造方法，用织物织造正交三向织物，织物宽度可达100mm。
专利文献《2.5维整体编织多通管织物的编织方法》（CN101503838A）中介绍的一种2.5维整体编织物采用的织物结构是2.5维浅交弯联结构。
对于受力复杂构件，即不同部位受力不同的构件，单一织物结构不能满足其使用需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可靠性高、方便易行、纤维取向复杂、纤维体积含量可设计性强、纤维之间连续多的新结构立体织物及其制备方法，用该制备方法成型的新结构立体织物力学性能跟踪性强。
本发明所述新结构立体织物由正交三向结构、2.5D浅交弯联结构两种单胞结构组合而成，进一步的是正交三向结构与三维多向结构通过纤维之间的互相交缠组合而成。
本发明新结构立体织物的编织方法是：
首先进行正交三向结构编织，在铺设X向纤维或Y向纤维时预留若干纤维，根据织物尺寸计算预留纤维长度和2.5D浅交弯联结构中经纱密度计算预留纤维股数和根数，直至正交三向结构织物编织完成。其次进行2.5D浅交弯联结构编织，将正交三向结构中预留的纤维作为2.5D浅交弯联结构中的经纱，纬纱根据设计要求植入，即形成一种新结构立体织物。
与现有技术相比，本发明显著优点是：
（1）本发明提出由正交三向结构和三维多向结构组合的新结构设计，实现了立体织物性能与构件受力情况一一对应的设计，特别是满足复杂承力构件设计。
（2）实现了2.5D浅交弯联结构与正交三向结构的无缝连接，保证了整体织物中纤维的连续性，达到了织物结构可靠、力学性能好等要求。
（3）本发明提出将2.5D浅交弯联结构中工艺参数与正交三向结构中工艺参数进行分解对应，实现织物参数的可设计性。
附图说明
图1是本发明新结构立体织物中2.5D浅交弯联结构单胞图。
图2是本发明新结构立体织物中正交三向结构单胞图。
图3是本发明新结构立体织物中正交三向结构纤维预留图，其中X向为预留纤维。
图4是本发明新结构立体织物中2.5D浅交弯联结构成型示意图。将预留纤维设计为经纱，根据设计进行2.5D浅交弯联结构设计。首先将已成型正交三向结构织物固定，将预留纤维作为经纱，梳理整齐，根据设计要求可增加部分经纱，再植入纬纱成型，达到设计织物体积含量要求后，重复上述步骤，直至达到最终设计值。
图5是本发明新结构立体织物成型图。
具体实施方式
下面结合附图通过实施例来描述本发明的细节。
实施例1：织物采用正交三向结构与2.5D浅交弯联结构组合的新结构。
参照图1、图2、图3、图4、图5，本发明新结构立体织物以3K纤维一股纤维为原材料，编织100mm×100mm×20mm平板织物为例，根据设计要求，编织100mm×50mm×20mm正交三向结构织物，排列2mm×2mm钢针矩阵，首先植入Y向纤维，再植入X向纤维，根据织物外形尺寸预留X向纤维或Y向纤维，一股纤维，60mm长，25根，即为一层纤维层。根据工艺设计要求，确定每层纤维层贡献的织物厚度，进行加压成型。重复上述操作，逐层完成纤维编织。编织完成后，共计预留250根。新结构织物正交三向结构部分X向、Y向编织完成后，进行Z向置换，即将钢针逐根抽去，然后植入纤维。所有钢针都置换为纤维后，多结构立体织物中正交三向结构就完成了，如图3。
根据设计要求，固定好已成型的正交三向结构织物，然后将正交三向结构中预留纤维作为经纱，根据织物体积密度要求增加部分经纱或者直接编织，以纤维体积含量为45%为例，需要增加125根经纱，再以纤维体积含量为30%为例，不需要增加经纱，再引入纬纱，打纬成型。重复上述操作，逐纬完成纤维编织，如图4、图5。

Claims (4)

1.一种新结构立体织物，其特征在于该立体织物由正交三向结构和2.5D浅交弯联结构两种单胞结构组合而成。
2.根据权利要求1所述的新结构立体织物，其特征在于正交三向结构和2.5D浅交弯联结构通过纤维之间的互相交缠组合而成。
3.权利要求1或2所述的新结构立体织物的编织方法，其特征在于首先进行正交三向结构编织，在铺设X向纤维或Y向纤维时预留若干纤维，根据织物尺寸计算预留纤维长度和2.5D浅交弯联结构中经纱密度计算预留纤维股数和根数，直至正交三向结构织物编织完成。其次进行2.5D浅交弯联结构编织，将正交三向结构中预留的纤维作为2.5D浅交弯联结构中的经纱，纬纱根据设计要求植入，即形成一种新结构立体织物。
4.权利要求3所述的一种新结构立体织物的编织方法，其特征在于首先将正交三向结构中预留的纤维作为2.5D浅交弯联结构中的经纱，根据织物中2.5D结构的总长度确定预留纤维长度，根据织物中2.5D结构的经纱的股数和根数，确定是否新增或减少纤维股数和新增纤维根数。
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