新型双轴向增强纬编间隔针织物几何结构模型的研究

摘要

本论文介绍的是一种新型双轴向增强纬编间隔针织物结构的研究工作。该新结构不同于传统的纬编间隔织物和双轴向增强织物，它除了在经纬向衬入增强纱线外，还从纵向喂入一组纱线将前后两片双轴向织物连接起来。由于连接纱不成圈，因此只需调节针床间距就可以实现织物厚度尺寸的灵活变化，从而形成真正意义上的三维结构。这种结构结合了间隔织物和双轴向增强织物的特点，既具有纬编间隔织物的可成形性、高能量吸收性，又克服了传统纬编间隔织物间隔小的缺点；同时作为双轴向增强织物，又克服了传统纬编针织物强度低、模量低、易损伤的缺点；两者相结合提高了材料的力学性能。 鉴于这种新型双轴向增强纬编间隔针织物的各项优异性能，其在复合材料领域的应用将日趋广泛，为此展开针对该新型结构的理论预测模型的建立、各项力学性能的测试分析、生产工艺的优化等研究工作是非常必要的。本论文主要研究新型双轴向增强纬编间隔针织物的几何结构，针对不同纱线编织的新型织物建立适用的几何结构理论模型。这是一项非常重要的基础性工作，它不仅为复合材料的设计制造提供理论依据，也对其他新型针织物几何结构模型的建立起到借鉴作用。 论文首先介绍了编织绳、毛腈混纺纱、玻璃纤维纱三种不同类型纱线的编织工作，对三种类型纱线的编织工艺及参数做了较深入的分析，研究了针织纱粗细、弯纱深度、针床间隔对织物厚度的影响。接着对编织的试样进行各项尺寸参数测试，包括织物密度、织物厚度、针织纱线圈长度、单胞连接纱长度等，分析织物及织物中各种纱线的几何形态；假设衬纱和针织纱在织物中具有的理想截面形状（圆形或跑道形），以此为基础建立了织物的几何结构模型，得出了针织纱线圈长度和单胞连接纱长度的计算公式。论文还介绍了三种类型的织物试样理论计算结果，并与实际数据相比较，结果证实所建立的织物几何结构模型是一个较为合理科学的模型，可以应用于实际生产。 该论文的研究工作为以后新型结构的力学性能分析和应用于复合材料的设计制造打下了良好的基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第一节 针织增强结构复合材料的发展历史与现状

第二节 针织物几何结构模型的研究进展

2.1基本针织组织结构的线圈几何模型

2.2预定向增强针织物几何结构模型

2.3小结

第三节 本课题的研究意义、内容与方法

3.1本课题的研究意义

3.2本课题的研究内容与方法

第二章 新型双轴向增强纬编间隔针织物的编织

第一节 编织用纱和织前准备

1.1编织用纱

1.2织前准备

第二节 给纱和张力装置

第三节 编织过程与分析

3.1穿纱起口

3.2编织机件运作方式

3.3编织中需要注意的问题

3.4纱线的张力控制

第四节 织物牵拉

第五节 裁剪及工作安全

5.1裁剪

5.2工作安全

第六节 实验设计及试样编织

6.1变换弯纱深度(针床间距、针织纱股数不变)

6.2针织纱股数变换(针床间距、弯纱深度不变)

6.3针床间距变换(弯纱深度、针织纱股数不变)

第三章 建立新型双轴向增强纬编间隔针织物几何结构模型

第一节 织物结构的观察分析

1.1编织绳编织的试样B观察分析

1.2毛腈混纺纱编织的试样M观察分析

1.3玻璃纤维纱线编织的试样G系列观察分析

第二节 圆形截面衬纱、连接纱的织物几何结构模型

2.1织物单胞的选取及假设条件

2.2针织纱线圈长度通用计算公式推导

2.3实验用针织纱线圈长度公式推导(连接纱和衬纱直径相同时)

2.4单胞连接纱长度通用计算公式推导

2.5实验用单胞连接纱长度计算公式推导(连接纱和衬纱直径相同时)

2.6纱线体积含量计算

2.7几何限制条件

第三节 跑道形截面衬纱、连接纱的织物几何结构模型

3.1织物单胞的选取及假设条件

3.2针织纱线圈长度计算公式推导

3.3单胞连接纱计算公式推导

3.4纱线体积含量计算

3.5几何限制条件

第四章 新型双轴向增强纬编间隔针织物几何结构模型的验证

第一节 织物结构参数的测定

1.1各种纱线半径的测定

1.2织物纵密和横密

1.3针织纱线圈长度和单胞连接纱长度

1.4织物厚度

第二节 圆形截面衬纱、连接纱的线圈几何结构模型验证

2.1针织纱线圈长度的验证

2.2单胞连接纱长度的验证

第三节 跑道形截面衬纱、连接纱的织物几何结构模型验证

3.1针织纱线圈长度的验证

3.2单胞连接纱长度的验证

3.3针床间隔25mm或38mm（弯纱深度、针织纱股数不变）

第四节 工艺变换对织物厚度的影响

4.1针床间隔的影响

4.2弯纱深度的影响

4.3针织纱粗细的影响

第五章 总结

参考文献

附录

在读期间发表的学术论文

致谢