平针缝纫非织造布复合材料面内力学性能的研究
从20世纪80年代初以来，将缝纫工艺用于制造先进3D复合材料已经取得了令人瞩目的成功。与传统的复合材料层合板相比，缝纫工艺大大提高了复合材料的分层阻抗和冲击损伤容限。同时，其生产成本比三维机织或编织复合材料低得多。但是，缝纫技术在提高复合材料层间性能的同时，面内性能由于缝纫造成的纤维破损、纤维错位、纤维弯折等原因而下降。因此，对缝纫复合材料面内力学性能进行研究就显得非常重要。基于此，本文主要开展了以下工作:
选用非织造布作为铺层材料，预制件由四层Kevlar纤维毡经过缝纫制得。缝纫采用了2种不同细度和品种的缝纫线、5种缝纫密度和2种缝纫方式，用真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)对缝纫后的预制件注入乙烯基酯树脂。经固化试验后，将复合材料板切割成拉伸或弯曲测试试样的尺寸。
在进行拉伸性能测试的时候，试样分别采用改进锁式和平针缝纫方式，以相同的缝纫密度、相同的缝纫线进行缝纫。与改进锁式方式缝纫的复合材料相比，平针缝纫复合材料试样的拉伸强度提高了7％，拉伸弹性模量提高了2.5％，弯曲强度提高了30.58％,弯曲模量提高了13.8％，证明了平针缝纫作为一种新的缝纫方式的发展潜力。
论文还研究了平针复合材料的缝纫密度、缝纫针距和行距、缝纫线的种类、缝纫线的细度等缝纫参数对复合材料弯曲性能的影响。研究结果表明，缝纫密度越大，缝纫复合材料的弯曲性能下降的越多;在缝纫密度相同的情况下，缝纫的行距比针距对弯曲性能的影响大;缝纫线的直径越大，缝纫后复合材料的弯曲性能的下降越多;而缝纫线种类对弯曲性能影响不大。
采用有限元分析软件ANSYS对非缝纫和缝纫复合材料的拉伸、弯曲过程进行了模拟，比较了非缝纫和缝纫复合材料试样的的面内应力和位移分布特点，从多方面阐述了缝纫复合材料拉伸弯曲性能降低的原因。
最后，通过总结本课题的不足之处，对平针缝纫设备、非织造布复合材料、缝纫复合材料全方面的力学性能测试等方面提出了展望。
复合材料;非织造布;平针缝纫;固化处理;面内力学性能
东华大学
硕士
纺织材料与纺织品设计
俞建勇
2010
中文
TS174
76
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）