CN110779793A - 检测mbwk织物在薄壳体上变形情况的实验方法 - Google Patents

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王秀娟
姜亚明
徐靖
齐业雄
徐剑
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Abstract

本发明公开了一种检测MBWK织物在薄壳体上变形情况的实验方法，设置水平的夹持台、竖向的加压设备和若干组不同直径的半球壳体，在夹持台上夹持展开的MBWK织物，在加压设备的工作末端安装半球壳体；加压设备将半球壳体缓慢压下加载，直至MBWK织物完全包覆在半球壳体表面上，加载完毕后，将MBWK织物边缘一圈固定在半球壳体表面；测量MBWK织物表面纤维束之间的夹角和纤维束上纤维段单元的长度；将测量到的实验数据代入软件中得到衬经衬纬纱夹角的分布图，根据分布图分析MBWK织物在半球壳体上的变形状况。该方法能直观的获得MBWK织物在薄壳体上变形情况，为后续产品设计和改进提供了依据。

Description

检测MBWK织物在薄壳体上变形情况的实验方法
技术领域
本发明属于纺织领域，具体涉及一种检测MBWK织物在薄壳体上变形情况的实验方法。
背景技术
薄壳体先进纺织复合材料在高技术领域中有着越来越广泛的应用，例如高性能轻质头盔、战斗机飞行员弹射座椅靠背、高性能轻质氧气面罩、先进航天器外壳、雷达天线罩、先进赛车外壳等，研究发现MBWK织物(即，纬编双轴向多层衬纱织物)在薄壳体先进纺织复合材料领域具有极高的应用价值，产品具有重量轻、成型性好、整体性高、产品一致性好、可设计性强等诸多优点。
但是和其它织物增强薄壳体先进纺织复合材料一样，MBWK织物增强薄壳体也存在一个不可忽视的缺点——变形，即薄壳制件在脱模后以及随着时间的推移在使用中发生变形，对于某些产品的某些相对较小的变形在薄壳制件的使用过程中是允许的，但对于形状及尺寸要求苛刻的一些产品(例如带有瞄准镜的先进头盔、先进飞机外壳等)对薄壳制件的保型性具有非常严格的要求。
由上可知，MBWK织物在薄壳体上变形情况对薄壳体的质量有很大的影响，但是目前并没一套实验方法检测MBWK织物在薄壳体上变形情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测MBWK织物在薄壳体上变形情况的实验方法，该方法方便检测，能直观的获得MBWK织物在薄壳体上变形情况，可以得到MBWK织物在不同尺寸薄壳体上的变形情况，为后续产品设计和改进提供了依据。
本发明所采用的技术方案是：
一种检测MBWK织物在薄壳体上变形情况的实验方法，包括步骤：
S1、设置水平的夹持台、竖向的加压设备和若干组不同直径的半球壳体，在夹持台上夹持展开的MBWK织物，在加压设备的工作末端安装半球壳体；
S2、加压设备将半球壳体缓慢压下加载，直至MBWK织物完全包覆在半球壳体表面上，加载完毕后，将MBWK织物边缘一圈固定在半球壳体表面；
S3、测量MBWK织物表面纤维束之间的夹角和纤维束上纤维段单元的长度，以0°E-180°E衬经纱和90°E-90°W衬纬纱作为参考路径，所测量的纤维段单元位于参考路径上；
S4、将测量到的实验数据代入软件中得到衬经衬纬纱夹角的分布图，根据分布图分析MBWK织物在半球壳体上的变形状况。
在步骤S1中，半球壳体采用空气袋压法成型，树脂材料选用乙烯基脂。
在步骤S1中，半球壳体分为半径是30mm、40mm、50mm和60mm的四组。
在步骤S2中，加载完毕后，通过石蜡固定预成型体或铁丝将MBWK织物边缘一圈固定在半球壳体表面。
在步骤S3中，通过万能量角器测量MBWK织物表面纤维束之间的夹角，通过游标卡尺测量MBWK织物表面纤维束上纤维段单元的长度。
在步骤S3中，为保证测量精度，将参考路径的首尾两端用细线连接，从而得到总长度，然后与单独测得的纤维段长度之和进行比较，如果两者差别大于1％，则需要重新进行测量，直到误差在1％以内，然后将误差平均分配到每个单元内。
在步骤S4中，软件采用MATLAB。
本发明的有益效果是：
该方法沿MBWK织物的法线方向即竖直方向准静态加载，此种加载方式不考虑MBWK织物的变形过程，只考虑MBWK织物变形后的几何和受力状态，方便检测，检测时以纤维束之间的夹角和纤维束上纤维段单元的长度为采集对象并绘制分布图，能直观的获得MBWK织物在薄壳体上变形情况，而且通过多组半球壳体进行实验，可以得到MBWK织物在不同尺寸薄壳体上的变形情况，为后续产品设计和改进提供了依据。
附图说明
图1是本发明实施例中30mm半径的半球壳体上成型时的衬纱编号。
图2是本发明实施例中30mm半径的半球壳体上成型时的分布图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
一种检测MBWK织物在薄壳体上变形情况的实验方法，包括步骤：
S1、设置水平的夹持台、竖向的加压设备和若干组不同直径的半球壳体(在本实施例中，半球壳体采用适用于三维薄壳体加工成型的空气袋压法成型，树脂材料选用乙烯基脂，半球壳体分为半径是30mm、40mm、50mm和60mm的四组)，在夹持台上夹持展开的MBWK织物，在加压设备的工作末端安装半球壳体；
S2、加压设备将半球壳体缓慢压下加载，直至MBWK织物完全包覆在半球壳体表面上，加载完毕后，通过石蜡固定预成型体或铁丝将MBWK织物边缘一圈固定在半球壳体表面；
S3、通过万能量角器测量MBWK织物表面纤维束之间的夹角，通过游标卡尺测量MBWK织物表面纤维束上纤维段单元的长度，如图1所示，以0°E-180°E衬经纱和90°E-90°W衬纬纱作为参考路径，所测量的纤维段单元位于参考路径上，为保证测量精度，将参考路径的首尾两端用细线连接，从而得到总长度，然后与单独测得的纤维段长度之和进行比较，如果两者差别大于1％，则需要重新进行测量，直到误差在1％以内，然后将误差平均分配到每个单元内；
S4、如图2所示，将测量到的实验数据代入MATLAB中得到衬经衬纬纱夹角的分布图，根据分布图分析MBWK织物在半球壳体上的变形状况：从分布图可知在45°E方向剪切角减小，越来越接近挤压角；同时，在0°E衬纱方向，剪切角减小到大约65°，并且衬纬纱开始出现扭折的趋势。即，高纬度区域(距球顶越近的区域)较小的夹角变化较小反映了纤维束轻微的弯曲，而低纬度区域较大的夹角变化反映了MBWK织物从初始的水平面向竖直面严重的倾斜。
该方法沿MBWK织物的法线方向即竖直方向准静态加载，此种加载方式不考虑MBWK织物的变形过程，只考虑MBWK织物变形后的几何和受力状态，方便检测，检测时以纤维束之间的夹角和纤维束上纤维段单元的长度为采集对象并绘制分布图，能直观的获得MBWK织物在薄壳体上变形情况，而且通过多组半球壳体进行实验，可以得到MBWK织物在不同尺寸薄壳体上的变形情况，为后续产品设计和改进提供了依据。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种检测MBWK织物在薄壳体上变形情况的实验方法，其特征在于：包括步骤，
S1、设置水平的夹持台、竖向的加压设备和若干组不同直径的半球壳体，在夹持台上夹持展开的MBWK织物，在加压设备的工作末端安装半球壳体；
S2、加压设备将半球壳体缓慢压下加载，直至MBWK织物完全包覆在半球壳体表面上，加载完毕后，将MBWK织物边缘一圈固定在半球壳体表面；
S3、测量MBWK织物表面纤维束之间的夹角和纤维束上纤维段单元的长度，以0°E-180°E衬经纱和90°E-90°W衬纬纱作为参考路径，所测量的纤维段单元位于参考路径上；
S4、将测量到的实验数据代入软件中得到衬经衬纬纱夹角的分布图，根据分布图分析MBWK织物在半球壳体上的变形状况。
2.如权利要求1所述的检测MBWK织物在薄壳体上变形情况的实验方法，其特征在于：在步骤S1中，半球壳体采用空气袋压法成型，树脂材料选用乙烯基脂。
3.如权利要求1所述的检测MBWK织物在薄壳体上变形情况的实验方法，其特征在于：在步骤S1中，半球壳体分为半径是30mm、40mm、50mm和60mm的四组。
4.如权利要求1所述的检测MBWK织物在薄壳体上变形情况的实验方法，其特征在于：在步骤S2中，加载完毕后，通过石蜡固定预成型体或铁丝将MBWK织物边缘一圈固定在半球壳体表面。
5.如权利要求1所述的检测MBWK织物在薄壳体上变形情况的实验方法，其特征在于：在步骤S3中，通过万能量角器测量MBWK织物表面纤维束之间的夹角，通过游标卡尺测量MBWK织物表面纤维束上纤维段单元的长度。
6.如权利要求1所述的检测MBWK织物在薄壳体上变形情况的实验方法，其特征在于：在步骤S3中，为保证测量精度，将参考路径的首尾两端用细线连接，从而得到总长度，然后与单独测得的纤维段长度之和进行比较，如果两者差别大于1％，则需要重新进行测量，直到误差在1％以内，然后将误差平均分配到每个单元内。
7.如权利要求1所述的检测MBWK织物在薄壳体上变形情况的实验方法，其特征在于：在步骤S4中，软件采用MATLAB。
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