編織原理典型結(jié)構(gòu)剖解三維四向三維五向(PPT-52)

典型結(jié)構(gòu)剖解三維四向三維五向編織原理編織設(shè)備主要產(chǎn)品形式主要產(chǎn)品形式編織結(jié)構(gòu)性能特征1、優(yōu)勢：凈尺寸仿形，異形構(gòu)件；結(jié)構(gòu)形態(tài)多樣，纖維多向性。2、劣勢：加工余量少，性能降低明顯；抗分層能力相對較差，易于剝離。4、縫合與穿刺結(jié)構(gòu)立體織物

縫合工藝：用纖維將兩層或兩界面以上的實體經(jīng)過穿連進行成形。穿刺工藝：鋼針（碳棒）預(yù)鋪矩陣，織物穿刺，纖維置換。典型結(jié)構(gòu)剖解縫合設(shè)備主要產(chǎn)品形式縫合結(jié)構(gòu)性能特征1、優(yōu)勢：大尺寸構(gòu)件，異形結(jié)構(gòu)；快速成形，制備效率高。2、劣勢：纖維損傷較大，復(fù)合材料界面較差；Z向纖維含量較少，不耐沖擊與壓縮。（三）立體織物成型工藝

主要成型工藝1、手糊工藝2、RTM工藝3、真空導(dǎo)流工藝4、熱壓罐工藝5、浸膠與噴射工藝RTM成型工藝RTM工藝是指把低粘度、無溶劑液體樹脂在一定壓力下注入模腔,浸漬預(yù)先固定在模具內(nèi)的纖維增強體,并在一定溫度下固化成型的工藝。RTM工藝特點(1)RTM工藝分增強材料預(yù)成型坯加工和樹脂注射固化兩個步驟,這兩個步驟可分開進行，具有高度的靈活性和組合性，能實現(xiàn)“材料設(shè)計”。

(2)RTM是閉模成型工藝，增強材料與樹脂的浸潤由帶壓樹脂在密閉模腔中快速流動來完成，而非手糊和噴射工藝中的手工浸潤，又非預(yù)浸料工藝和SMC工藝中的昂貴機械化浸潤，是一種低成本、高質(zhì)量的半機械化纖維/樹脂浸潤方法。

(3)RTM工藝采用了與制品形狀相近的增強材料預(yù)成型技術(shù),織物/樹脂的浸潤一經(jīng)完成即可固化，因此可用低黏度快速固化的樹脂，并可對模具加熱而進一步提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

(4)增強材料預(yù)成型體可以是短切氈、連續(xù)纖維氈、纖維布、無皺折織物、三維針織物以及三維編織物，并可根據(jù)性能要求進行擇向增強、局部增強、混雜增強以及采用預(yù)埋和夾芯結(jié)構(gòu)，可充分發(fā)揮復(fù)合材料性能的可設(shè)計性。

(5)RTM工藝的閉模樹脂注人方法可極大地減少樹脂的有害成分對人體和環(huán)境的毒害，滿足先進工業(yè)國家對苯乙烯等有害氣體揮發(fā)濃度越來越嚴(yán)格的限制。

(6)RTM—般采用低壓注射技術(shù)（注射壓力<0.4MPa)，有利于制備大尺寸、復(fù)雜外形、兩面光潔的整體結(jié)構(gòu)。

(7)模具可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的要求選擇不同的材料，以最大限度降低成本。RTM工藝特點RTM注射機真空輔助成型工藝輔助樹脂被織物吸收，不僅可降低孔隙率，預(yù)成形纖維更緊密，真空形成的負(fù)壓，樹脂就順真空通路沿預(yù)成形體各層面流動，從而充分浸漬纖維，并使纖維/樹脂分布均勻。

真空吸膠工藝多層織物真空輔助成型（視屏）幾種結(jié)構(gòu)浸透性對比A：多層機織布B：多層針織布C：正交三向機織布夾芯織物真空輔助成型真空輔助成型工藝夾芯織物其它復(fù)合成型工藝

（四）立體織物應(yīng)用及發(fā)展趨勢

1立體織物的工程應(yīng)用立體織物的工程應(yīng)用始于20世紀(jì)60年代，為滿足軍事工業(yè)和尖端武器的發(fā)展需求，為解決戰(zhàn)略導(dǎo)彈彈頭再入大氣層的“熱障”問題（導(dǎo)彈的彈頭在再入大氣層瞬間，彈頭駐點大氣壓可達(dá)十幾MPa，彈頭表面溫度可達(dá)到上萬度，再入過程中彈頭的軸向載荷很大，這是任何傳統(tǒng)材料和簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計難以解決的課題），美國研制成功碳纖維三向織物和石英纖維三向織物，用于戰(zhàn)略導(dǎo)彈的頭錐和天線窗。與此同時，法國研制了戰(zhàn)略導(dǎo)彈固體火箭發(fā)動機噴管用的編織復(fù)合材料，先后研制成功三向和四向編織工藝，開發(fā)出噴管上應(yīng)用的三向碳/碳復(fù)合材料的多種產(chǎn)品。進入20世紀(jì)90年代，立體織物及編織工藝以驚人的速度蓬勃發(fā)展，各種新結(jié)構(gòu)，新工藝層出不窮，它的應(yīng)用已由航空航天領(lǐng)域拓展到交通、體育運動器材、建筑等領(lǐng)域。軍用領(lǐng)域應(yīng)用情況1、熱防護系統(tǒng)

再入飛行器、高超聲速飛行器的頭錐、翼前緣、迎風(fēng)面、背風(fēng)面或發(fā)動機熱端等部位。2、透波系統(tǒng)

各類天線罩、雷達(dá)罩等。3、結(jié)構(gòu)-功能、智能化系統(tǒng)

隔熱瓦、剎車盤、智能機翼蒙皮、無人飛機等。

軍用領(lǐng)域材料使用情況燒蝕類碳/碳、碳/酚醛、碳/陶瓷復(fù)合材料系列熱防護類碳/碳、高硅氧/酚醛、高性能泡沫復(fù)合材料透波類石英、高性能玻纖、陶瓷復(fù)合材料系列飛船返回艙戰(zhàn)略導(dǎo)彈航天飛機ALBANY的2D編織ALBANY的3D機織碳-碳復(fù)合材料碳-陶瓷復(fù)合材料美國NASA在1990年采用先進復(fù)合材料技術(shù)（ACT）－關(guān)于復(fù)合材料機翼和機身主結(jié)構(gòu)計劃啟動，到1999年止得出的結(jié)論為：編織方案特別適合于受復(fù)合載荷的機身框和艙窗間加筋板，縫合機翼獲得了成功。

1983年美國AVCO公司在ASMT工廠安裝了BR900型和BR2000型兩臺編織機。采用纏繞/針刺工藝，使用該自動編織工藝生產(chǎn)立體織物，可使成本降低1/3，生產(chǎn)周期縮短了1/2。德國HERZOG公司研制成功由計算機控制、全自動、模塊式的三維編織機，可實現(xiàn)板塊、加筋織物的制造。

德國的KSL、ALTIN在穿刺縫合理念（單邊縫合）和采用機器手控制縫合針方面取得了極大成功，設(shè)備自動化程度高，且?guī)缀醪皇軜?gòu)件尺寸和形狀的限制，是立體織物低成本制造技術(shù)的創(chuàng)新。中材科技股份有限公司

南京玻璃纖維研究設(shè)計院南京玻纖院的立體織物經(jīng)過三十多年的發(fā)展，目前已擁有正交（非正交）非制造織物、穿刺織物、三維編織織物、機織立體織物、整體內(nèi)聯(lián)織物等多種結(jié)構(gòu)的立體織物及編織工藝、設(shè)備，是國內(nèi)工藝門類最全，提供織物最多的單位，獨創(chuàng)了雙組份穿刺技術(shù)、整體封頂編織技術(shù)、完整單元體結(jié)構(gòu)的三維編織技術(shù)等，已完成從模仿跟蹤國外到自主創(chuàng)新、集成發(fā)展的轉(zhuǎn)化，現(xiàn)已成為國防科技工業(yè)的重點配套單位，是我國立體織物的研究、試制及生產(chǎn)基地。國內(nèi)主要立體織物制造商1、天津工業(yè)大學(xué)

上世紀(jì)九十年代初開展三維編織織物的研究工作，在基礎(chǔ)研究、織物結(jié)構(gòu)分析、建模、計算機仿真、性能評價等方面具有優(yōu)勢，具備一定的工程化研發(fā)能力。2、宜興天鳥

碳布（或纖維）、氈鋪層針刺織物、石英纖維針刺織物、穿刺織物，產(chǎn)品主要用于飛機剎車盤、導(dǎo)彈發(fā)動機。立體織物應(yīng)用研究主要單位中南工業(yè)大學(xué)西北工業(yè)大學(xué)國防科技大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)北京航空航天大學(xué)天津大學(xué)西安交通大學(xué)南京航空航天大學(xué)等；

航天703所航天43所航天三江集團航天二院航天三院航天六院航天八院航空621所航空625所航空611所等。應(yīng)用

儲罐

造船

風(fēng)力發(fā)電

航天航空

建筑

交通

民用領(lǐng)域應(yīng)用開發(fā)情況3-TEX公司3-TEX公司產(chǎn)品規(guī)格PARABEAM公司雙層儲罐ZCL公司罐體規(guī)格國內(nèi)民用領(lǐng)域主要制造商1、中材科技股份有限公司2、常州伯龍三維復(fù)合材料有限公司3、宜興天鳥4、常州同維佳業(yè)中材科技股份有限公司1、中空夾芯織物及其復(fù)合材料2、三維機織多層織物及其復(fù)合材料3、多軸向管狀織物及其復(fù)合材料1、超輕、超穩(wěn)、高強材料；（纖維基體、樹脂體系、結(jié)構(gòu)設(shè)計）2、結(jié)構(gòu)、功能一體化創(chuàng)新；（點陣、桁架結(jié)構(gòu)，熱、聲、電、磁、輻射）3、低成本制備、設(shè)計制造一體化、檢測評價體系。立體織物未來發(fā)展趨勢1、纖維纏繞自動化生產(chǎn)，工藝時間縮短88％；2、減重40％，成本降低20％（相比于蜂窩夾層）。超輕——格柵結(jié)構(gòu)纖維樹脂基點陣復(fù)合材料連續(xù)碳纖維網(wǎng)架穿插，三維編織，有效避免分層問題該結(jié)構(gòu)節(jié)點由纖維交叉而成，加以樹脂基固化超輕