【正文】 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。目前復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者所面臨的問題就是，如何根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，使所涉及的紡織 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料既能滿足層間剪切強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度的要求，而又不損失太多的面內(nèi)強(qiáng)度。在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中，我們應(yīng)該根據(jù)所設(shè)計(jì)的三維紡織復(fù)合材料對層間剪切強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度和面內(nèi)強(qiáng)度的要求來合理的設(shè)計(jì)三維紡織預(yù)制件。 圖 41 θ與 Lq 及 Lz 之間的幾何關(guān)系 復(fù)合材料的強(qiáng)度與纖維的斷裂應(yīng)力有關(guān)，并且與纖維相對所加應(yīng)力方向的取向角有關(guān)，并且與纖維相對所加應(yīng)力方向的取向角有關(guān)。在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下調(diào)濕 4 個(gè)小時(shí)。表 32 為縫合后的四層平紋布厚度。圖 312b 是改進(jìn)后的鎖式縫合，因?yàn)榇┻^織物厚度，提高了分層韌性和損傷容限，在三維縫合復(fù)合材料中應(yīng)用較多。原來的兩根接結(jié)紗變?yōu)橐r墊紗，分別穿在第 6 層，和第 6 層襯墊紗一起運(yùn)動?？椩鞎r(shí)，按照紋板圖（上文中圖 31）提綜，其中襯墊紗的分層開口由人工使用兩根光滑的金屬棍完成，見上文圖 35。若張力不勻則需拆掉經(jīng)紗固定架子上的雙面膠，并粘上新的雙面膠，在新的雙面膠上固定襯墊紗。經(jīng)紗包含有 300根襯墊紗和 60 根接結(jié)紗。 穿綜 第一次穿綜，筆者為了方便織造，按照圖 31 的穿綜圖穿綜，圖 32 的紋板圖提綜。 織機(jī)采用的是江陰市通源紡機(jī)有限公司生產(chǎn)的 SGA598 型半自動打樣機(jī)。若該次實(shí)驗(yàn)在測試過程中出現(xiàn)異常（如打滑或斷裂在夾持器附近等），應(yīng)該舍棄該次數(shù)據(jù)，重新測量。 考慮到實(shí)驗(yàn)只需對比不同織造方式對于相同材質(zhì)、相同纖維體積分?jǐn)?shù)的三維紡織預(yù)制件的力學(xué)性能影響，因此，筆者采用了強(qiáng)度較好、不易起毛起球、便于織造的棉紗來進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 樣品的制作。 機(jī)動車輛 領(lǐng)域的應(yīng)用 三維紡織復(fù)合材料可用于車身、坐椅、油箱、車門的制作，利用層合板制作的板簧，大大延長了其使用壽命。 醫(yī)學(xué) 領(lǐng)域的應(yīng)用 由于三維紡織預(yù)制件及復(fù)合材料具有重量輕、力學(xué)性能優(yōu)越和設(shè)計(jì)靈活等特點(diǎn) ， 這使其在人造生物材料的應(yīng)用方面將發(fā)揮越來越大的作用。利用碳纖維織制的“米”字形立體織物預(yù)制件 [21]經(jīng)樹脂基復(fù)合而形成的棒材便成為人們開發(fā)出替代建材用鋼材的新型高性能建材的重要品種。 最近將 機(jī)織的“ H”形連接件用于蜂窩夾芯機(jī)翼板的連接，這種結(jié)構(gòu)改善了武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 6 力的傳遞，減少了剝離應(yīng)力。三維編織復(fù)合材料有很高的抵抗分層的能力和沖擊損傷容限 ， 對刻痕亦不敏感 [20]。 三維編織復(fù)合材料有多方面適應(yīng)性 ， 特別以減輕重量為關(guān)鍵問題的航天用的細(xì)長構(gòu)件、異性截面構(gòu)件的整體結(jié)構(gòu) ， 有很大的應(yīng)用價(jià)值。這類織物的耐壓性好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、隔熱性好、可設(shè)計(jì)性好，同時(shí)克服了層狀結(jié)構(gòu)符合材料層間強(qiáng)度低，易沖擊損傷等缺點(diǎn) [10]。 只用增加一個(gè)生產(chǎn)工序 —— 對二維織物穿過厚度縫合，即可制成三維縫合復(fù)合材料。節(jié)約了制造成本。 武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 2 1 三維復(fù)合材料概述 三維紡織復(fù)合材料是以三維立體織物作為增強(qiáng)相，樹脂、陶瓷等為基體復(fù)合而成，它所具有的整體化纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，賦予復(fù)合材料極佳的層間剪切強(qiáng)度、極好的抗沖擊損傷性、適宜的韌性，同時(shí)它還具有重量輕、剛度好、強(qiáng)度高、耐腐蝕、抗高溫等特點(diǎn)。采用三維紡織預(yù)成型體增強(qiáng)的復(fù)合材料，具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能、更高的損傷容限以及卓越的抗燒蝕性能，為復(fù)合材料應(yīng)用于主承力結(jié)構(gòu)件和多功能結(jié)構(gòu)件提供了廣闊的前景。 摘 要 隨著三維紡織增強(qiáng)復(fù)合材料愈來愈多地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，使得三維紡織預(yù)制件的制造與改良也成為了紡織行業(yè)的新一課題。 紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料除保持有層板復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)外，還在很大程度上改善了層板復(fù)合材料長期存在而無法解決的問題。 用于 紡織復(fù)合材料的三維紡織品主要有機(jī)織物、針織物、編織物和非織造織物 [3]。由于三維正交織物內(nèi)部紗線的伸直排列，更易于樹脂的浸潤，在 RTM 工藝中，比二維織物浸潤速度快好幾倍 [12]。其對制造二維織物的傳統(tǒng)材料體系和工藝無需大范圍的修改，即可制造處成本較低的三維縫合結(jié)構(gòu)。 在蜂窩狀織物的孔隙內(nèi)填入泡沫塑料，可以制成隔熱材料，蜂窩板材可以用作通風(fēng)裝置。 三維編織增強(qiáng)復(fù)合材料的應(yīng)用 30 年前，研制成碳 碳三維機(jī)織復(fù)合材料，替代飛機(jī)上制動裝置的高溫金屬合金 ,達(dá)到了高比強(qiáng)度、高比剛度和抵抗損傷的能力 [20]。 近年來，三維紡織復(fù)合材料在汽車工業(yè)中也受到廣泛的重視，并得到了應(yīng)用。采用三維正交機(jī)織復(fù)合材料新技術(shù)可以制造出無余量的機(jī)翼整體加筋壁板，預(yù)成形蒙皮整體機(jī)身框架和艙窗帶板以及翼身融合體大部件，從而提高復(fù)合材料飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)許用值 [9]。 使用纖維增強(qiáng)預(yù)制件，提高了制品的韌性、拉伸強(qiáng)度，減少了裂紋，延長了建筑物的壽命。人造生物材料是一種特殊的功能材料 ， 是研制人工器官及各種醫(yī)療器具的物質(zhì)基礎(chǔ)。同時(shí)，用此材料制作的賽車身及后壓蓋，由于剛度高，高速行駛時(shí)，不易變形能繼續(xù)保持流線的外形；而用傳統(tǒng)金屬材料制作的車身，高速行駛時(shí)，由于空氣壓力而產(chǎn)生車體變形，接口處出現(xiàn)縫隙，噪聲增大，空氣阻力增加。 本次實(shí)驗(yàn)選用的紗線原料 ? 實(shí)驗(yàn)原料 21 支 2 棉股線。 按照以上步驟獲得的 10 組有效數(shù)據(jù)如表 21 所示： 表 21 織造紗線拉伸斷裂強(qiáng)力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 單位：（ cN） 實(shí)驗(yàn)編號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均值 強(qiáng)力值 1283 1455 1400 1375 1390 1351 1437 1267 1411 1336 武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 10 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備及用具 實(shí)驗(yàn)裝置 本次實(shí)驗(yàn)沒有專用的三維織機(jī)，只能在普通二維織機(jī)上加上一些裝置來織造實(shí)驗(yàn)需要的三維織物。 織造裝置配置如下圖 23 所示： 圖 23 織造配置順序圖 實(shí)驗(yàn)用具 圖 24 用來挑紗的金屬棍 武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 12 圖 25 引緯針 武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 13 3 實(shí)驗(yàn)試樣的織造及力學(xué)性能測試 經(jīng)向接結(jié)的三維正交織物的織造 織造前準(zhǔn)備 在固定經(jīng)紗時(shí)，由于要讓經(jīng)紗分層，所以不能使用經(jīng)軸卷繞經(jīng)紗，要在經(jīng)紗固定架子上選取 10 層距離相等、高度合適的層，并粘上透明膠，再粘上一層雙面膠。即由綜框提起襯墊紗來進(jìn)行開口。按照圖 36 穿筘后其幅寬不足 5cm。由于織武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 16 造端已固定，所以更方便調(diào)節(jié)張力。由于實(shí)際襯墊紗的開口是由人工完成，所以真實(shí)上機(jī)紋板圖如圖 38 所示。 織造 緯向接結(jié)三維正交織物的織造過程與經(jīng)向接結(jié)三維正交織物類似。圖 312c 是鏈?zhǔn)娇p合，這種縫合方式類 似針織，縫合線多次繞去，且操作復(fù)雜，應(yīng)用較少 [18]。 武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 20 表 32 四層平紋布縫合復(fù)合材料預(yù)制件厚度 （單位： mm） 名稱 /編號 1 2 3 4 5 平均值 四層平紋縫合 由上表與表 31 中兩種三維織物的厚度對比可知，三者厚度相差不大，基本符合實(shí)驗(yàn)的控制變量的要求。 按規(guī)定要求，調(diào)整上下夾鉗的隔距（夾持長度）、拉伸速度。纖維束相對于織物受載方向的取向用角度 θ 來表征，為了獲得平局代表性的纖維取向，圖 41 取向角 θ的余弦與纖維束的屈曲系數(shù)之間的關(guān)系可用下式表示： Cθ ?? 1 1cos (42) 如果定義一個(gè)纖維束的斷裂載荷為 Pyi，它相對于織物受載方向的取向角為θ i，那么可以用下式來表示織物斷裂承載力 Pf 與纖維束斷裂承載力 Pyi 之間的關(guān)系： θPnP yyf cos? (43) 武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 23 本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論公式得出結(jié)果之比較 測得得到三種織物及其內(nèi)經(jīng)紗長度見表 41。 武漢紡織大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 26 5 總結(jié) 在織造時(shí)由于織機(jī)的原因，極大的影響了織造效率。 目前三維紡織復(fù)合材料尚不能廣泛大量應(yīng)用的原因來自經(jīng)濟(jì)、制造、力學(xué)性能和耐久性諸問題的綜合。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。通過調(diào)節(jié)織物結(jié)構(gòu)參數(shù)，如：纖維取向、纖維體積分?jǐn)?shù)、織物密度等，可以改變紡織復(fù)合材料的力學(xué)性能。纖維體積分?jǐn)?shù)也會影響三維紡織復(fù)合材料的力學(xué)性能。纖維屈曲系數(shù) C 的公式： zzq L LLC ?? (41) 式中： Lz—— 織物的長度； Lq—— 相應(yīng)所用纖維長度。 實(shí)驗(yàn)過程 首先準(zhǔn)備試樣，根據(jù)織