本發(fā)明屬于三維復(fù)合材料織造領(lǐng)域，具體涉及一種改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強(qiáng)方法。

背景技術(shù)：

1、預(yù)制體的制備技術(shù)是三維織造復(fù)合材料制備工藝的核心之一，纖維預(yù)制體在復(fù)合材料中起到增強(qiáng)體的作用，預(yù)制體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與性能直接影響最終得到的復(fù)合材料的性能和使用場景。隨著應(yīng)用場景的不斷拓寬，工作環(huán)境變得更加嚴(yán)苛，傳統(tǒng)的針刺機(jī)織碳布工藝已經(jīng)難以滿足日益發(fā)展的裝備、材料需求，其中的關(guān)鍵問題在于針刺工藝中刺針扎進(jìn)預(yù)制體，會(huì)導(dǎo)致織物紗線的斷裂和損傷，破壞織物原本的面內(nèi)性能。另外，針刺植入層間纖維的狀態(tài)不穩(wěn)定，可能會(huì)導(dǎo)致低效植入甚至無效植入，對預(yù)制體的增強(qiáng)效果偏離預(yù)期。

2、目前，提高針刺工藝的有效性主要是通過壓板壓實(shí)、改變針刺深度密度和改變刺針型號等。通過壓板壓實(shí)能夠降低相鄰針刺孔處出現(xiàn)網(wǎng)胎的翹起和剝離現(xiàn)象，提高了預(yù)制體的均勻性，通過改變針刺參數(shù)可以改變植入纖維的數(shù)量和深度，提高了層間結(jié)合性能，但與此同時(shí)對織造布的破壞更加嚴(yán)重，面內(nèi)損傷更加嚴(yán)重，改變刺針型號可以增加植入纖維數(shù)量，倒鉤的不同設(shè)計(jì)也可以改善針刺過程中的流暢度，例如降低纖維阻塞率，提高刺針使用壽命等，但相應(yīng)的刺針精細(xì)加工導(dǎo)致成本增加，不適用于大批量的預(yù)制體制備與生產(chǎn)。

3、總體而言，現(xiàn)有的針刺工藝仍存在面內(nèi)損傷嚴(yán)重，層間增強(qiáng)不理想等缺點(diǎn)。因此，亟需一種降低面內(nèi)損傷且能夠強(qiáng)化層間性能的針刺預(yù)制體方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強(qiáng)方法，以解決針刺工藝面內(nèi)損傷嚴(yán)重，層間增強(qiáng)不理想的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強(qiáng)方法技術(shù)方案為：

3、一種改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強(qiáng)方法，包括以下步驟：

4、(1)將編織織物層的編織角自初始狀態(tài)增大；

5、(2)將非織造布裁剪成適當(dāng)大小的尺寸，疊層鋪放在上述變形后的編織織物層上，使得非織造布能夠覆蓋住針刺區(qū)域，將非織造布預(yù)壓在編織織物層后形成準(zhǔn)備成形的預(yù)制體，將壓實(shí)裝置壓在該預(yù)制體上；

6、(3)對壓好的預(yù)制體進(jìn)行針刺；

7、(4)將針刺好的預(yù)制體取下后，將編織織物層進(jìn)行編織角的縮小形成恢復(fù)變形后的預(yù)制體；

8、(5)將恢復(fù)變形后的預(yù)制體進(jìn)行壓實(shí)。

9、進(jìn)一步的，步驟(1)中，編織織物的編織角為β為經(jīng)線與緯線之間的夾角，此時(shí)在編織角進(jìn)行變化時(shí)，邊界條件為固定最邊緣經(jīng)紗，此時(shí)其與所有的緯紗的交織中心處不變，相鄰交織點(diǎn)間距為d，紗線寬度為w不變，根據(jù)幾何關(guān)系求得菱形空隙的面積為

10、

11、將sinβ作為自變量，空隙面積s為因變量建立函數(shù)，

12、

13、進(jìn)一步的，步驟(3)中，刺針植入時(shí)保持針向的垂直度，在每次針刺后觀察預(yù)制體是否有翹起和滑動(dòng)后調(diào)整預(yù)制體使預(yù)制體針刺時(shí)保持穩(wěn)定。

14、進(jìn)一步的，步驟(4)中，將編織織物層進(jìn)行編織角的縮小至初始狀態(tài)。

15、進(jìn)一步的，步驟(4)中，針刺后對編織織物層進(jìn)行編織角變形，固定一邊緣經(jīng)紗，使邊緣經(jīng)紗與所有的緯紗的交織中心處不變。

16、有益效果：

17、(1)本發(fā)明所提出的改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強(qiáng)方法，在不進(jìn)行多余成本消耗的條件下，對編織織物進(jìn)行變形，以達(dá)到層間性能強(qiáng)化的作用，提高了編織-針刺預(yù)制體的制備效率，降低了材料加工的成本。

18、(2)本發(fā)明所提出的改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強(qiáng)方法，將預(yù)制體的柔性變形特點(diǎn)與層間強(qiáng)化進(jìn)行聯(lián)系，同時(shí)空隙面積的增大降低了針刺過程中的面內(nèi)損傷，使得成形后的預(yù)制體既能夠保證整體性能的穩(wěn)定，也能夠進(jìn)行一定程度上的尺寸，形狀變化，具有更高的可設(shè)計(jì)性。

技術(shù)特征：

1.一種改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強(qiáng)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強(qiáng)方法，其特征在于，步驟(1)中，編織織物的編織角為β為經(jīng)線與緯線之間的夾角，此時(shí)在編織角進(jìn)行變化時(shí)，邊界條件為固定最邊緣經(jīng)紗，此時(shí)其與所有的緯紗的交織中心處不變，相鄰交織點(diǎn)間距為d，紗線寬度為w不變，根據(jù)幾何關(guān)系求得菱形空隙的面積為

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強(qiáng)方法，其特征在于，步驟(3)中，刺針植入時(shí)保持針向的垂直度，在每次針刺后觀察預(yù)制體是否有翹起和滑動(dòng)后調(diào)整預(yù)制體使預(yù)制體針刺時(shí)保持穩(wěn)定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強(qiáng)方法，其特征在于，步驟(4)中，將編織織物層進(jìn)行編織角的縮小至初始狀態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強(qiáng)方法，其特征在于，步驟(4)中，針刺后對編織織物層進(jìn)行編織角變形，固定一邊緣經(jīng)紗，使邊緣經(jīng)紗與所有的緯紗的交織中心處不變。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種改變層間纖維壓力的編織?針刺預(yù)制體加強(qiáng)方法，通過將預(yù)制體的柔性變形特點(diǎn)與層間強(qiáng)化進(jìn)行聯(lián)系，以達(dá)到層間性能強(qiáng)化的作用，提高了編織?針刺預(yù)制體的制備效率，降低了材料加工的成本，同時(shí)空隙面積的增大降低了針刺過程中的面內(nèi)損傷，使得成形后的預(yù)制體既能夠保證整體性能的穩(wěn)定。

技術(shù)研發(fā)人員：單忠德,莊智淇,郭子桐,楊天政,張俊,孫正
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19