畢業(yè)論文復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用-資料下載頁(yè)
2025-06-01 23:56本頁(yè)面
【正文】 能減少損耗、降低工程造價(jià)。 6 三維紡織復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用 二維編織復(fù)合材料的應(yīng)用 二維聚合物基層合板的應(yīng)用，在船舶上超過(guò) 50 年，在航空約有 30 年，晟近 20 年用在汽車和建筑物、橋梁等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。盡管二維層合板已長(zhǎng)期使用，但由于制造問(wèn)題和某些力學(xué)性能差，在許多結(jié)構(gòu)上 受到限制。 二維層合板結(jié)構(gòu)由人工鋪疊，勞動(dòng)強(qiáng)度太，費(fèi)用 高。由預(yù)浸料制造層合板還需冷藏保存，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。對(duì)于復(fù)雜幾何形狀構(gòu)件，要加工成零件，通 過(guò)膠結(jié)或機(jī)械連接組成。這一系列制造問(wèn)題，妨礙它在航空工業(yè)上廣泛使用。 二維層合板結(jié)構(gòu)，它的沖擊損傷抗力和穿過(guò)厚度的力學(xué)性能低于鋁合金和鋼材。在航空和汽車工業(yè)的某些關(guān)鍵構(gòu)件的使用亦受到限制。低的穿過(guò)厚度的剮度、強(qiáng)度和疲勞破壞抗力，使二維層合板不宜 用在承受橫向和層問(wèn)剪切的厚構(gòu)件。二維層合板層間斷裂韌性低，在沖擊載荷作用下很易脫層，使沖擊后的壓縮強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度明顯降低。克服二維層合板的制造和力學(xué)性能中的閘題，過(guò)去 30 年國(guó)外學(xué)者結(jié)合傳統(tǒng)的復(fù)合材料制造經(jīng)驗(yàn)，利用紡織工藝、通過(guò)力學(xué)性能的分析，研制出三維紡織 復(fù)合材料。它在復(fù)雜幾何形狀的構(gòu)件制造上，工藝簡(jiǎn)便、費(fèi)用低且力學(xué)性能優(yōu)于二維層合板結(jié)構(gòu)。因之，三維紡織復(fù)合材料在許多結(jié)構(gòu)上成功地取代了二維層合板結(jié)構(gòu)。 料 30 年前，研制成碳一碳三維機(jī)織復(fù)合材料，替代飛機(jī)上制動(dòng)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?？偟目磥?lái)，三維機(jī)織復(fù)合材料在 20 世紀(jì)八十年代以前研究進(jìn)展緩慢。但隨著二維層合板結(jié)構(gòu)在飛機(jī)應(yīng)用上，制造復(fù)雜幾何形狀構(gòu)件造價(jià)很高，維修中對(duì)不慎落下重物引起的沖擊損傷非常敏感。這兩個(gè)問(wèn)題推動(dòng)了三維機(jī)織復(fù)合材料的發(fā)展。 通過(guò) 10 一 15 年的研究，看到三維機(jī)織復(fù)合材料優(yōu)于二維層合板之處，也認(rèn)識(shí)到妨礙它進(jìn)一步應(yīng)用的因素。三維機(jī)織復(fù)合材料主要優(yōu)點(diǎn)是可以制成復(fù)雜幾何形狀的整體構(gòu)件，這樣減少材料消耗、零件加工和連接。另外，在制造三維預(yù)形件時(shí)，只需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的二維織機(jī)稍作修改即可使用，因此節(jié)省了制造費(fèi)用。為滿足特殊需要近年來(lái)也研制了諸如螺旋軸型、導(dǎo)塊型、劍桿型、分裂筘型、極坐標(biāo)型等專用三維織機(jī)。另一優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)控制穿過(guò)厚度的增強(qiáng)紗（捆扎紗），可生產(chǎn)出各種纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，最普遍的是正交織物和層間聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)（ 如圖 ）。通過(guò)調(diào)整經(jīng)紗、緯紗和捆扎紗的數(shù)量和材料類型，能制造出滿足特殊要求的預(yù)形件。研究認(rèn)為三維機(jī)織復(fù)合材料有較高 的沖擊損傷抗力和低速?zèng)_擊損傷容 限。例如三維機(jī)織碳一雙馬來(lái) 酰亞胺復(fù)合材料初始損傷所需沖 擊能量比同 等纖維體積含量的二 維層合板高出 60％以上。沖擊性 能的改善＋是由于捆扎紗阻止或 減慢了在沖擊載荷作用下形成的 脫層裂紋的增長(zhǎng)。而且捆扎紗亦 使三維機(jī)織復(fù)合材料在破壞時(shí)的伸 三維機(jī)織預(yù)形件 長(zhǎng)變形增大。 三維機(jī)織復(fù)合材料的應(yīng)用 三維機(jī)織復(fù)合材料廣泛用在航天工業(yè)，如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的止推轉(zhuǎn)向器 、轉(zhuǎn)子、葉片、結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)；火箭 發(fā)動(dòng)機(jī)、噴管、接合件，發(fā)動(dòng)機(jī)的固定件。機(jī)身框架 的Ｔ字形部件，十字形葉片、復(fù)葉片的加強(qiáng)板機(jī)翼的前緣部件。最近將機(jī)織的“Ｈ”形連接用于蜂窩夾芯機(jī)翼板的連接，這種結(jié)構(gòu)改善了力的傳遞，減少了剝離應(yīng)力。 三維機(jī)織復(fù)合材料在港口、土木的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和陸上運(yùn)輸亦得到利用。如火車和渡船的地面、橫梁、卡車的承重托架，小汽車、卡車的防震構(gòu)件?？箾_擊性能是船舶和其它運(yùn)輸方式所用集裝箱必須考慮的問(wèn)題，實(shí)踐證實(shí)用三維機(jī)織復(fù)合料制成的容器，無(wú)論承載能力或本身的重量都優(yōu)于金屬材料。三維機(jī)織復(fù)合材 料還可用在損傷船體的修補(bǔ)和制作殘疾人的假肢。另外一種由兩個(gè)平行的二維玻璃纖維面層，用穿過(guò)厚度的玻璃纖維連接，制成三維機(jī)織復(fù)合材料，可用于制造雙層容器或化工容器的村層，目前 在商業(yè)上已經(jīng)得到應(yīng)用。 總之，三維機(jī)織復(fù)合材料是研究較早．使用廣泛 的三維紡織復(fù)合材料 。 參考文獻(xiàn) （ 1） 陳祥寶 、 張寶艷 、 邢麗英 中國(guó)材料進(jìn)展 【 M】 2021 年第 06 期 （ 2） 中國(guó)化工網(wǎng) 《工程塑料周刊》 【 M】 （ 3） 機(jī)械工業(yè)部上海材料研究所 【 M】 （ 4）董孚允 天津工業(yè)大學(xué) 【 M】 （ 5）王春敏 天津工業(yè)紡織學(xué)院 【 M】 致謝 歷時(shí)將近兩個(gè)月 多 的時(shí)間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過(guò)程中遇到了無(wú)數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過(guò)了。尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師 —— 張 老師，她對(duì)我進(jìn)行了無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。另外，在 綿陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 校圖書館查找資料的時(shí)候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導(dǎo)過(guò)我的各位老師表示最中心的感謝！ 感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者 的研究文獻(xiàn)，如果沒(méi)有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。 感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過(guò)程中給予我了很多你問(wèn)素材，還在論文的撰寫過(guò)程中提供熱情的幫助。 由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師和學(xué)友批評(píng)和指正！
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