多向纖維纏繞玻璃鋼管的纖維體積分數

       以跑道形紗線截面形狀的假設為基礎，從細觀幾何角度出發，建立了多向纖維纏繞玻璃鋼管纖維體積分數的數學模型。由該模型可知，纖維體積分數與紗線寬度、紗線厚度、纖維纏繞循環數、螺旋纏繞角、纏繞初始半徑以及紗線間隙有關，而與管長度無關。以4個采用相同原材料、不同纏繞參數纏繞而成的玻璃鋼管為樣品，分別計算了纖維體積分數的理論值和實際值，結果顯示，二者基本符合，證明該模型是可用的，但仍存在一定的差別，最后對引起理論值偏大的原因進行了分析，主要是模型假設的理想化與氣泡等的影響。

      纖維體積分數是纖維增強復合材料的重要結構參數。直接影響復合材料制品的最終性能。多向纖維纏繞復合材料是螺旋纏繞、環向纏繞和0°纏繞形成的一種復合材料，這種纏繞模式有利于提高制品軸向的力學性能，達到宏觀上的近似各向同性。目前，盡管研究多向纖維纏繞管的文獻較多，但是對纖維纏繞制件的纖維體積分數進行研究的并不多。Cohen D討論了纖維纏繞容器中纖維體積分數與強度的關系；BaneOel A開發了一個有關熱固性基體圓柱的濕法纏繞的纖維運動模型。其中纖維體積分數的數據由圖像分析技術獲得；Zhao Liyang等則以有限元模型為基礎。計算了不同工藝條件下的纖維體積分數。而在對制件進行細觀結構研究的報道中，文獻[II]將預制件的內部編織紗線f纖維束）的橫截面假設為一等效橢圓形；文獻[12- 14]將紗線截面假設為圓形；文獻[15]則假定紗線在織物中被壓成矩形截面。本文將紗線截面假設為跑道形，這與實際中觀察到的紗線形狀比較接近。

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