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紡織復合材料的應用和發展

放大字體  縮小字體 發布日期:2017-01-12  來源:復材應用技術網  瀏覽次數:524
核心提示:紡織復合材料不僅具有比強度高、比剛度大和重量輕等獨特優點,而且還具有能和機械、電子等學科進行交叉,開發出可設計性材料
      紡織復合材料不僅具有比強度高、比剛度大和重量輕等獨特優點,而且還具有能和機械、電子等學科進行交叉,開發出可設計性材料結構的潛力,其應用領域不斷擴大,已由早期單一的軍事領域拓展到民用、交通、工業裝置、航空航天、體育、娛樂等領域。在纖維材料,基體材料,預制件生產技術,表面處理技術等方面發展很快。但復合材料構件的成本遠高于鋁合金構件,高成本已經成為其更廣泛應用的障礙。紡織復合材料低成本制造技術顯得越來越重要。可以預見,不久的將來復合材料研究生產工作將以降低制造成本為核心展開。本文綜合這幾個主要方面較全面地闡述了紡織復合材料的應用和發展前景。

       紡織復合材料是指用紡織品作為增強的材料。用于復合材料增強體的織物一般是連續纖維織造而成的比較厚的織物。
 
       二維復合層合板的應用,在船舶上超過50年,在航空業約有30年,最近20年廣泛用于汽車和建筑物、橋梁等基礎結構。盡管二維層合板已長期使用,但由于制造問題和某些力學性能差,其應用在許多方面仍受到限制。二維層合板由人工鋪疊,勞動強度大,費用高,生產周期長。對于復雜幾何形狀構件,要加工成零件,需通過膠結或機械連接而成。這一系列制造問題,妨礙了它在航空工業上的廣泛使用。二維層合結構,也使其在厚度方向的剛度、強度和疲勞破壞抗力較低,不宜用作承受橫向和層間剪切的結構件。層間斷裂韌性低,在沖擊載荷作用下容易脫層,使沖擊后的壓縮強度、疲勞強度明顯降低。為了克服二維層合板在制造和力學性能方面存在的問題,過去30年國內外學者結合傳統的復合材料制造經驗,利用紡織工藝、通過力學性能的分析,研制出三維紡織復合材料。它在復雜幾何形狀構件的制造上,工藝簡便、費用低且力學性能優于二維層合材料。三維紡織復合材料在許多結構上都已成功地取代二維復合材料。

       三維紡織復合材料是一種先進的結構復合材料。它使用三維整體紡織預制件作為增強相,克服了以往各種結構復合材料層間強度低的致命缺點,具有優異的整體
受力性能,可用以制造各種結構的主要承載構件。利用高強度纖維(例如碳纖維)制成的三維紡織復合材料具有比強度高,比模量大,擾疲勞性能好,以及良好的形態可設計性等優點。用它們代替鋼制件時,在滿足同樣的強度和剛度的前提下,減輕重量70%左右。三維紡織復合材料還具有損傷后易修理,工藝上便于整體成型和一次成型的優點,可減少零件和模具的數量。目前,采用三維編織復合材料可以制作飛行器、汽車等上的多種不同形狀的承力梁、接頭,多種形式的耐燒蝕、高承受力的圓筒形、錐筒形的制件:還可以在人造生物組織方面發揮作用,制作人造骨、人造韌帶,以及制作接骨板等。在保證力學性能相同或提高的情況下,大大減輕這些制件的重量,從而使整個飛行器、汽車等的性能得到提高。

資料下載:   紡織復合材料的應用和發展.pdf

 
 
 
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