一种内部分拆合并纱束的层连织物整体编织方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合材料预制体的层连编织方法，具体是一种高性能复合材料层连织物的内部分拆合并纱束的层连织物整体编织方法，属于织物领域。
【背景技术】
[0002]纺织复合材料是纤维增强复合材料的一种高级形式，它是由增强纤维通过纺织加工方法获得二维或三维形式的纺织增强结构，再与基体材料复合而成。随着航空和航天业的发展促进了纺织复合材料的研宄，使纺织技术在先进材料领域的应用潜能逐渐被挖掘出来。通过纺织的方法，将纤维纱束按照一定的交织规律加工成二维或三维形式的纺织结构，使之成为柔性的、具有一定外形和内部结构的纤维集合体，称之为层连织物。
[0003]目前，三维编织主要有以下几种:
[0004]1、以四步法成型的三维编织，其内部所有纱线在四个方向上倾斜，且所有四个方向与织物成型轴线的夹角都相等。
[0005]2、以两步法成型的三维编织，其内部纱线以轴向纱为排列基准，运动纱线从两个相反的方向以一定的规律绕在轴纱上，捆紧轴纱，形成织物。
[0006]3,2.5D编织物其经向和玮向纱线在织物内部保持相互垂直。
[0007]以上各类结构的编织虽然代表了该领域的主流，应用较广，现今新型飞行器采用了全新结构体系，对材料提出了更高的新要求，新材料有以下几点要求:①防热承力结构功能一体化；②局部特殊承力要求；③复杂外形整体编织成型；⑤高性能纤维编织；⑥复合工艺的适应性。针对复合材料的新要求，通过成型工艺的基础性研宄，解决织物内部结构解析、编织工艺参数设计、复杂外形构件编织控制技术，将为新型飞行器的复合材料用层连织物的研宄和应用奠定基础。
【发明内容】
[0008]为了使层连织物的制备技术能更好的满足新材料的高要求，本发明提供一种内部分拆、合并纱束的层连织物的编织方法，该制备方法可以实现沿长度方向横截面宽度厚度变化的异形复合材料层连整体编织制造，同时也可实现横截面的不同区域分别用不同细度的纱束进行编织的层连整体编织制造，其方法简单，适用性广。
[0009]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下:
[0010]一种内部分拆合并纱束的层连织物整体编织方法，在层连织物整体编织过程中，一标准循环结束后，其编织系统中的纱束部分或者全部进行细度的重新组合。
[0011]上述方法即以一个端面为基准，根据截面尺寸变化和编织纱束运动规律，设计改变纱锭的数量及其排布状况。所述编织纱束运动规律，是指在连续编织过程中编织纱在机器底盘上所处位置的变化规律，不同结构其变化规律不一样，本发明不改变编织纱束的运动规律。
[0012]本发明方法可利用各种不同高性能纤维成型多种型面的三维织物，如层联结构变宽度板块状织物、三维四向多层圆管状织物等。
[0013]本发明方法所述的内部分拆纱束，是指在连续编织的过程中，某一编织循环完成时，按需求将一列(多列)中每个纱锭上的多股纱束分拆到两个(多个)纱锭上，这种分拆可为等比例分拆也可为不等比例分拆。这种分拆可在其原有纱锭内部进行，将分拆出来的纱束合并到相邻纱锭上，原纱锭总数不变，可达到同一块织物中出现不同细度的两部分组成；也可将分拆出来的纱线挂入补充进来的纱锭上，使纱锭的数量增加，增加的纱锭根据截面尺寸变化和编织纱束运动规律进行排布，参加到下一个循环的编织中。
[0014]本发明方法所述的内部合并纱束，是指在连续编织的过程中，某一编织循环完成时，将两个(多个)纱锭上的单股(多股)纱束合并到一个纱锭上，使合并纱锭上的纱束变粗。
[0015]细度的重新组合的方法为:将两个以上纱锭上的纱束合并到一个纱锭上进行编织，或者将一个纱锭上的多股纱束拆分到两个以上的纱锭上进行编织。
[0016]这种由多股纱束拆分成单股纱束进行编织或者由单股纱束合并成多股纱束进行编织的层连织物制备方法，能进一步降低纱束改变对层连织物的整体性造成的缺陷，且可达到改变层连织物局部形状和局部细度的目的，拆分(合并)纱束数量的配比和拆分(合并)后的排布位置，可根据织物的渐变形状计算得到，具体计算方法参照现有技术。
[0017]采用上述方法，可利用各种不同高性能纤维成型多种型面不同结构的层连织物，如层联结构变宽度板块状和三维四向多层圆管状层连织物等。
[0018]为了在编织过程中实现织物形状的渐变，将分拆或合并后的纱束中补入或减掉不同股数的纱束，实现在原有织物中的预加纱束或减纱束操作。
[0019]为了保证所得织物的完整性，补入纱束采用全连接加纱方法。
[0020]为了方便操作，同时保证所得织物的完整性，全连接加纱方法为将一根纱束的两端分别补入相邻的两个纱锭上。
[0021]这样加纱点不存在断的纱束，这种加纱方式很好的保持了层连织物的连续性和结构的完整性，在织物表面特别是变化处的纱束更具备连续性好，整体性高的特点，织物是一次性连续制造完成，从而使用该层连织物的复合材料具有整体性好，损伤容限高，耐冲击，抗分层和抗疲劳等优良性能。
[0022]为了保证织物编织的方便性和结构的完整性，将一个纱锭上的多股纱束拆分到两个以上的纱锭上，其中，两个以上的的纱锭为原有的纱锭或补充进来的纱锭或原有的纱锭和补充进来的纱锭的结合。
[0023]为了进一步保证所得织物的各项同性和可加工性能，内部分拆合并纱束的层连织物整体编织方法，采用2.5D编织结构或三维四步法编织结构。
[0024]为了保证所得织物的各项同性，三维四步法包含三维四向、三维五向、三维六向和三维七向等三维多向整体编织工艺，根据需要，上述三维多向整体编织工艺也适用于三维七向以上的编织结构。
[0025]本发明方法所述的三维四步法编织结构，根据其结构成型方式，内部纱束可分为动纱系统和不动纱系统两部分。动纱系统为编织纱束，不动纱系统包括第五向纱束(轴纱)、第六向纱束(玮纱)和第七向纱束(法向纱)等。不动纱系统可根据层连织物的设计加入，以提高某一方向的力学性能，这样可分别形成三维四向、三维五向、三维六向或三维七向编织结构。
[0026]采用本发明制备方法制造的层连织物可解决织物局部特殊承力要求、复杂外形、整体编织成型等技术难题，制备的层连织物整体性好，机械力学性能大为改善，从而可提高复合材料的整体力学性能。
[0027]本发明未提及的技术均参照现有技术。
[0028]本发明在传统的2.5D编织工艺和三维编织四步法工艺的基础上，通过内部分拆、合并纱束的变化，来实现变截面、密度均匀的整体编织；本方法具有极高的可设计性，因此可保证层连织物的连续性和结构完整性；可避免或减少复合后机械加工造成的严重纱束损伤，从而提高复合材料的力学性能，实现了防热承力结构功能一体化，可以满足局部特殊承力要求；本发明所述的方法根据纱锭的移动规律设计编织纱束的排布，通过分拆、合并等编织，其方法操作简单，适应性广，即适用于不同结构的编织，如2.编织结构三维编织四步法结构，又可适用于不同形状的编织，如矩形、圆形等。
【附图说明】
[0029]图1为本发明实施例1所得2.5D双侧渐变宽厚度渐变薄板块示意图，图中，箭头方向为编织方向。
[0030]图2为图1某一循环结束后的纱徒排布不意图。
[0031]图3为图2中左侧最外两列纱束分拆后纱锭排布示意图。
[0032]图4为图3中左侧次外两列纱束分拆后纱锭排布示意图。
[0033]图5为本发明实施例2所得2.锥管状织物示意图，图中，箭头方向为编织方向。
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