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《天津工业大学》 2003年
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纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料面内力学性能研究

张卓  
【摘要】: 纬编双轴向多层衬纱(Multilayered Biaxial Weft Knitted,简称MBWK,下同)织物增强复合材料在我国的发展只有短短几年时间:1999年,天津工业大学复合材料研究所成功地进行了MBWK织物的中试;2001年获得了此产品的专利。至此,我国具备了自主生产纬编双轴向织物增强复合材料的能力;这一成果还表明:MBWK织物增强复合材料的研究成为可能,并且正式走出实验室准备实现产业化生产。这种复合材料以轴向针织织物为基础,是一种新型先进的纺织结构复合材料,且具有卓越的机械力学性能和较低的生产成本,已经引起了人们的极大兴趣和广泛关注。它可应用于航空航天、汽车、造船、军工以及建筑等众多领域,具有巨大的潜力和十分广阔的发展前景。作为一种全新结构的纺织复合材料,MBWK织物增强复合材料的几何结构分析和力学性能的研究尚处于空白阶段。 为了加快这种新型复合材料的推广和应用,本论文系统研究了MBWK织物增强复合材料的结构、面内力学性能,并探讨了该类复合材料在防弹领域的应用。首先研究了复合材料结构中的线圈结构。通过实验研究发现,不同于机织物、编织物等传统的纺织复合材料,MBWK织物增强复合材料结构有其独特之处:该结构由三个系统的纱线组成,纬编组织呈立体状成圈。我们经过合理分解复合材料的内部结构,对实际结构作了必要的简化之后,得到了可以进行几何和力学分析的结构单元,也就是说,线圈结构可以用数学方法描述,所以本论文第一次提出了MBWK织物增强复合材料线圈结构的几何模型并分析了这种复合材料整体的结构形态特点。为了改善几何法建立线圈模型的不足,并且对这种复合材料的成型工艺提供理论指导,本论文从计算机图形学角度出发,利用当今世界发展较快、具有广泛应用价值的非均匀有理B样条(NURBS)方法对此种复合材料的线圈结构进行了模拟。NURBS插值曲线能够直接体现线圈的形态,不仅直接反映线圈纱线在空间的分布及取向,而且可以简化MBWK织物增强复合材料结构的数学描述。论文还对这两种拟和曲线的结果作了对比。 其次,本文结合复合材料经典层合板理论(CLT)研究了MBWK织物增强复合 天津工业大学博士论文 材料的面内力学性能。具体分三个方面:其一根据纤维束的纺织构造找出其组织细 胞种类和每种细胞的纤维束结构。因为纺织结构复合材料就是由这些细胞重复排列 而成的,细胞的种类与纺织预成型工艺及织物的剖面形状有关;其二是确定在细胞 所定义的空间中包含的纤维束数和每根纤维束在该空间的几何位置以及纤维束之间 的关联状况;第三点是所有细胞都应看作是进行力学分析和物理性能估算的微观力 学模型,由此可以求得MBWK织物增强复合材料的刚度矩阵或柔度矩阵,以及相 应的弹性常数。考虑到这种复合材料是层合结构,其物理变化规律应符合CLT理论 的假设,并且提出在一定外力拉伸作用范围内,可以将MBWK织物增强复合材料 的应力与应变的关系看作线性的思想,从而得出了一定条件下该复合材料被拉伸时 面内的应力应变关系。我们还对MBWK织物增强复合材料的面内剪切性能进行了 研究:对其面内剪切性能做了基本的理论分析:介绍了以正负45’偏轴拉伸理论为基 础,借助于正轴拉伸实验可以得到了近似的面内剪切应力应变规律的原理。这些将 为这种复合材料的进一步研究和发展奠定基础。本文还利用力学试验验证了前述所 提出的模型,发现模型预测值在一定程度上与实际试验值吻合得较好,这就证明了 模型的合理性。 最后,本文还将MBWK织物结构引入防弹复合材料中,对由该类复合材料制 成的防弹板防弹效果进行了定量试验研究。由于本课题采用了目前防弹防护领域比 较流行的超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维,而UHMWPE纤维复合材料的冲 击韧性很好,冲击吸收能量是各类化学纤维中最高的;加之MBWK织物除了具有 经编双轴向织物类似的优异力学特性外,还具有极好的可成型性能。实验表明:以 MBWK织物增强复合材料作为防弹板的防弹性能是比较理想的。此部分研究的目的 在于对其在这一领域的应用潜力做一些探讨性研究,从更广泛的方面讨论了MBWK 织物增强复合材料广阔的应用前景。
【学位授予单位】:天津工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TS106

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【引证文献】
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1 邝美玲;姜亚明;刘梁森;;纬编双轴向多层衬纱织物半球形成型后的形变研究[J];产业用纺织品;2012年06期
2 李瑞洲,邱冠雄;MBWK织物在警用防弹头盔中的应用研究[J];河北科技大学学报;2004年03期
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1 张一平;纬编针织物双向拉伸性能研究[D];东华大学;2011年
2 徐艳华;双轴向交织纬编针织复合材料加工制造及其拉伸性能研究[D];东华大学;2011年
3 张艳明;纬编双轴向多层衬纱织物的成型性研究[D];天津工业大学;2005年
4 王秋美;双轴向纬编针织结构热塑性复合材料拉伸性能研究[D];东华大学;2008年
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1 李伟;无碱玻璃纤维增强纺织型浸润剂的研制与应用研究[D];山东大学;2006年
2 吴敬欣;纬编双轴向热塑性复合材料性能研究[D];青岛大学;2007年
3 王文燕;纬编双轴向衬纱针织物增强复合材料的力学性能研究[D];天津工业大学;2008年
【参考文献】
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1 龙海如;纬编针织物增强复合材料研究进展[J];玻璃钢/复合材料;2000年02期
2 邱冠雄;现代产业用纺织品及其设备的发展[J];纺织机械;2000年06期
3 姚傲秋,周儒荣,丁秋林;复杂组合曲线的设计与拟合——重节点B样条法[J];航空学报;1983年01期
4 马翔,康宝生,周儒荣;一种用NURBS表示的过渡曲面的生成方法[J];航空学报;1992年12期
5 秦开怀,孙家广,范刚;三次NURBS曲线的插值方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;1993年03期
6 李强,席光,王尚锦;NURBS表示圆弧曲线的实用方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;1999年05期
7 段奇,刘爱奎,张焕玲,曹庆杰;曲线设计中形状控制的加权有理插值方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2000年01期
8 丁友东,华宣积;基于光顺优化的NURBS曲线权因子估计方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2000年05期
9 刘爱奎,段奇,杜世田,曹庆杰,TwizellEH;插值曲线区域控制的加权有理插值方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2000年07期
10 秦开怀,孙家广,王学福;闭合圆锥曲线的2次周期性NURBS表示[J];计算机学报;1992年08期
【共引文献】
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1 李学闵;玻璃钢/混凝土复合结构设计[J];工程塑料应用;1994年06期
2 崔岩;高精度雷达罩RTM工艺与模具设计[J];工程塑料应用;1994年06期
3 胡文阁,翟文;超厚膜聚氨酯涂料的研究与应用[J];工程塑料应用;1996年05期
4 李学闵;玻璃钢/混凝土复合结构工艺[J];工程塑料应用;1996年06期
5 郭天军;塑料在重型汽车上的应用[J];工程塑料应用;1997年01期
6 李志君,李学成;中温固化碳纤维/环氧复合材料研究[J];工程塑料应用;1998年11期
7 孙维尚,苏衍良;FRP/塑料复合管道平面法兰连接工艺研究[J];工程塑料应用;1998年12期
8 李志君;先进树脂基复合材料的发展[J];工程塑料应用;1999年04期
9 王来应,王晓东;石墨滑片的研制[J];工程塑料应用;1999年08期
10 于钦亮,李华;硬质聚氨酯灌封料的研制[J];工程塑料应用;2002年03期
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1 张洋;岳东杰;朱邦彦;;基于B样条曲面拟合的文物表面重建方法研究[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 乐英;;NURBS曲线数控加工中双圆弧逼近算法的研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 胡奉伟;葛铁军;;MCDEA对聚氨酯弹性体耐磨性的影响[A];创新沈阳文集(A)[C];2009年
4 苏继龙;;普通材料和复合材料弹性模量的比较教学[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
5 于淼;;玻璃/酚醛缠绕常压固化成型的防热层内部缺陷影响因素分析[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
6 路国运;杨嘉陵;;碳环氧复合材料动态力行性能的试验研究[A];第八届全国冲击动力学学术讨论会会议论文集[C];2007年
7 李文斌;徐新平;;基于曲线的正切运动C轴的控制算法研究[A];第四届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2008年
8 郭兴峰;;回转体预成型织物的结构设计及其缠绕成型研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
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1 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
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3 木觉敏;压力舒适无缝内衣尺寸规格的研究[D];浙江理工大学;2010年
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7 安进华;森林消防炮专用灭火弹结构及动力学研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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9 杨敬波;Laplacian坐标在三角网格变形中的应用研究[D];大连理工大学;2009年
10 余森楠;参数曲线曲面的曲率自适应实时插补技术研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 袁克俭,金莲,刘志娟,郑威,包忠平;芳纶复合材料抗弹性能研究[J];工程塑料应用;1995年03期
2 储长流,李龙,张茂林;加工条件对PP/芳纶复合材料横向拉伸性能的影响[J];工程塑料应用;2003年02期
3 黄玉松;陈跃如;邵军;李明利;王运华;;超高分子量聚乙烯纤维复合材料的研究进展[J];工程塑料应用;2005年11期
4 王芳;张国利;;VARTM用EP体系流变特性及固化工艺的研究[J];工程塑料应用;2006年08期
5 任青,王惠生;国外个人防护概述[J];中国安防产品信息;1999年02期
6 张义同;李翠玉;徐家福;;A MICRO-MECHANICAL MODEL OF KNITTED FABRIC AND ITS APPLICATION TO THE ANALYSIS OF BUCKLING UNDER TENSION IN WALE DIRECTION:MICRO-MECHANICAL MODEL[J];Acta Mechanica Sinica;2004年06期
7 ;A micro-mechanical model of knitted fabric and its application to the analysis of buckling under tension in wale direction:buckling analysis[J];Acta Mechanica Sinica;2005年02期
8 孙宏杰,张晓明,宋中健;纤维增强热塑性复合材料的预浸渍技术发展概况[J];玻璃钢/复合材料;1999年04期
9 龙海如;纬编针织物增强复合材料研究进展[J];玻璃钢/复合材料;2000年02期
10 杨朝坤;编织结构复合材料力学性能的测试与分析[J];玻璃钢/复合材料;2002年03期
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1 张剑寒;纬编双轴向多层衬纱织物的剪切性能研究及成型计算机模拟[D];天津工业大学;2002年
2 周荣星;多轴向经编针织结构增强材料低速冲击能量吸收特性研究[D];东华大学;2002年
3 龙海如;纬编针织物增强复合材料力学性能研究[D];东华大学;2002年
4 张艳明;纬编双轴向多层衬纱织物的成型性研究[D];天津工业大学;2005年
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1 梁玉华;玻璃纤维纬编针织复合材料工艺与性能研究[D];天津工业大学;2002年
2 屈泉;高性能纤维多轴向经编针织复合材料力学性能的研究[D];东华大学;2004年
3 黄蓉;热塑性纬编针织物复合材料的制备和力学性能研究[D];东华大学;2005年
4 毕蕊;纱线沿横截面的抗切割性能研究[D];天津工业大学;2006年
5 王文燕;纬编双轴向衬纱针织物增强复合材料的力学性能研究[D];天津工业大学;2008年
【二级引证文献】
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1 邝美玲;姜亚明;刘梁森;;纬编双轴向多层衬纱织物半球形成型后的形变研究[J];产业用纺织品;2012年06期
2 缪旭红;刘洁琼;;玻璃纤维经编成圈编织性能[J];纺织学报;2012年02期
3 王文燕;;纬编双轴向衬纱织物的发展及应用综述[J];河北纺织;2007年03期
4 孙妍妍;洪钧;赵华俊;;偶联剂用量对玻璃纤维增强聚丙烯性能的影响及表征[J];化工新型材料;2011年11期
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1 魏斌;玄武岩纤维的化学稳定性能及其涂层改性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 徐艳华;双轴向交织纬编针织复合材料加工制造及其拉伸性能研究[D];东华大学;2011年
3 杨金纯;干纱缠绕圆柱壳体预成型技术研究[D];天津工业大学;2006年
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1 石品品;碳纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的制备和性能研究[D];华东理工大学;2012年
2 杨廷辉;深皮碗用曲面骨架织物的制备及性能研究[D];东华大学;2005年
3 衷田妹;针织增强结构适型性能的研究[D];东华大学;2007年
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5 苏靖;医用复合夹板的研究[D];青岛大学;2008年
【二级参考文献】
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1 袁克俭,金莲,刘志娟,郑威,包忠平;芳纶复合材料抗弹性能研究[J];工程塑料应用;1995年03期
2 陈利民;超高分子量聚乙烯纤维在防弹材料上的应用[J];工程塑料应用;1995年06期
3 苏步青;有理整曲线的几个相对仿射不变量[J];复旦学报(自然科学版);1977年02期
4 姜亚明,邱冠雄;双轴向涂层织物的涂层与底布间的结合力分析[J];纺织学报;1999年05期
5 刘鼎元,赵玉琦,詹廷雄,肖宏恩;叶片空间造型的计算几何方法[J];航空学报;1981年04期
6 姚傲秋,周儒荣,丁秋林;复杂组合曲线的设计与拟合——重节点B样条法[J];航空学报;1983年01期
7 段奇,刘爱奎,杜世田,TwizellEH;曲线设计中形状控制和能量控制的一种方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;1999年06期
8 段奇,刘爱奎,张焕玲,曹庆杰;曲线设计中形状控制的加权有理插值方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2000年01期
9 李安平,蒋大为;三次均匀有理B样条曲线的权因子优化光顺算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;1997年06期
10 秦开怀,孙家广,王学福;闭合圆锥曲线的2次周期性NURBS表示[J];计算机学报;1992年08期
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2 张卓,姜亚明,邱冠雄;纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料线圈结构几何模型的建立[J];针织工业;2003年04期
3 ;科研鉴定[J];天津工业大学学报;2004年06期
4 邵卫,蔡晓华,周蓉珏;提高真丝纬编针织绸印花质量的体会[J];丝绸;1995年12期
5 郭生德,孙金生,李云山;热轧法经纬编非织造布工艺技术研究[J];北京纺织;1997年05期
6 冯勋欣,冯兵,张静萍;随机短纤维复合材料微结构力学分析[J];机械工程材料;2000年01期
7 大峨;用碳纤维增强复合材料制刹车转子监测系统的探头臂[J];军民两用技术与产品;2002年03期
8 龙海如;纬编针织原料发展动态[J];上海纺织科技;2005年06期
9 吕立斌;荀勇;杜梅;;碳/玻混编织物增强复合材料的基本性能[J];纺织导报;2006年09期
10 郭乃林;郭小芳;郭健;;Ti_6Al_4V/TiC+TiB双相增强复合材料的力学性能研究[J];精细与专用化学品;2009年01期
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1 罗业;李岩;;无捻剑麻纤维增强复合材料的制备及性能研究[A];复合材料:创新与可持续发展(上册)[C];2010年
2 张永成;;碳/玻璃纤维双增强复合材料在便携式电子设备中的应用[A];中国电子学会化学工艺专业委员会第五届年会论文集[C];2000年
3 韩帅;李义;段跃新;肇研;;碳纤维经编织物增强复合材料力学性能研究[A];复合材料:创新与可持续发展(上册)[C];2010年
4 张春花;周宏伟;桂乐乐;李岳春;易海洋;;纤维增强复合材料的力学性能及破坏机理[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
5 段慧玲;袁方;王建祥;;高三轴度拉伸载荷作用下球形涂层粒子增强复合材料界面脱粘的理论分析[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
6 余木火;彭雨晴;田银彩;李爽;韩克清;;高性能纤维发展现状与思考[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
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1 ;提供双轴向传感器[N];电子资讯时报;2004年
2 吴爱萍 张燕;本案合同是否有效[N];江苏经济报;2004年
3 叶鼎铨;OC完成特大收购拟在中俄两国扩产[N];中国建材报;2007年
4 ;大型机器缝合复合材料技术[N];科技日报;2005年
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9 陈广杰;国内品牌橱柜争当行业冠军[N];中国消费者报;2007年
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2 张剑寒;纬编双轴向多层衬纱织物的剪切性能研究及成型计算机模拟[D];天津工业大学;2002年
3 秦志刚;经编针织物增强复合材料结构与性能研究[D];东华大学;2011年
4 张佩华;针织纬编添纱工艺理论与实验研究[D];东华大学;2005年
5 龙海如;纬编针织物增强复合材料力学性能研究[D];东华大学;2002年
6 徐艳华;双轴向交织纬编针织复合材料加工制造及其拉伸性能研究[D];东华大学;2011年
7 吕丽华;横向冲击下三维纺织结构复合材料动态响应及有限元计算[D];东华大学;2008年
8 陈南樑;经编针织双轴向立体骨架织物的结构设计与性能研究[D];东华大学;2001年
9 李松辉;碳纤维布加固桥梁的设计理论研究[D];大连理工大学;2003年
10 邢孟秋;纺织纤维增强复合材料的破坏模拟[D];东华大学;2003年
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1 姜孔明;绒状竹原纤维/粉煤灰增强复合材料制备工艺及其性能的研究[D];浙江农林大学;2011年
2 燕德利;起圈织物增强复合材料的细观结构和力学性能研究[D];南京航空航天大学;2012年
3 张振杰;MEMS微尺度有序增强复合材料的制备及力学性能表征[D];上海交通大学;2012年
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5 翁春晓;超低温用环氧树脂及其碳纤维织物增强复合材料的研究[D];武汉理工大学;2012年
6 乔东;新型双轴向纬编间隔织物增强复合材料的加工制造及力学性能研究[D];东华大学;2008年
7 王娟;双轴向纬编针织热塑性复合材料的制造及其力学性能研究[D];东华大学;2007年
8 刘元万;横向冲击下间隔针织复合材料结构的动态响应及ABAQUS的数值模拟[D];东华大学;2007年
9 李东;纳米碳管增强复合材料力学特性的数值分析[D];重庆大学;2011年
10 赵延军;短纤维增强复合材料力学性能的预测研究[D];郑州大学;2004年
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