[發明專利]網絡狀三維整體多向連鎖編織結構的復合材料車廂底板及其制備方法

有效

• 申請號: 201210387135.9
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN102926102A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 李典森;江雷
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: D03D25/00
• 分類號: D03D25/00;D04C1/06;B29C70/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種復合材料車廂底板及其制造方法，特別涉及一種網絡狀三維整體多向連鎖編織結構的復合材料車廂底板及其制造方法，并應用于帶有仿機翼的空氣動力懸浮列車的機車和每一節車廂中，屬于工程材料制備領域。

背景技術

最近，江雷等（中國專利:201110209112.4、中國專利:201110242739、中國專利:201110242755.9）提出了帶有仿機翼的空氣動力懸浮列車，該列車的機車和每節車廂的頂部分別安裝有仿制飛機的機翼結構的仿機翼。通過與列車相對運動的氣流作用于仿機翼結構而產生上抬力，從而減少列車對鐵軌的壓力。由于車廂部分占據了現代帶有仿機翼的空氣動力懸浮列車車體的主要重量，因此，急需解決車廂結構的輕量化問題。采用先進輕質復合材料制備帶有仿機翼的空氣動力懸浮列車的車廂底板是關鍵技術之一。

三維整體編織技術是20世紀80年代發展起來的一種新型紡織技術,采用該技術研制的三維編織復合材料,克服了傳統層合復合材料易分層的致命缺點，保持了復合材料構件承載變形的整體性,且具有比強度高、抗沖擊、耐燒蝕、性能可設計和易于一次成型復雜構型等優點。

目前，三維整體編織技術以四步法三維編織工藝為主，四步法編織工藝可包括有兩個紗線系統，即編織紗線系統和軸紗系統（第五組分）。當制件橫截面為矩形或矩形組合，如“工”型梁、“I”型梁、“L”型梁、盒型梁等，編織紗線按方型行×列的方式排列成制件的截面形狀進行編織，這種編織方法稱為方型編織；當制件橫截面為圓形或圓環形，編織紗線則按圓型環向行×徑向列的方式排列成制件的截面形狀進行編織，這種編織方法稱為圓型編織。在編織過程中，機器按行列交替方式運動，四步構成一個機器循環，編織紗線按照一定的設計規律運動，軸紗則沿編織軸向不動，不參與編織，這樣形成一個不分層的三維四向（不含軸紗）或三維五向（含軸紗）編織結構。最近，為提高編織復合材料的面內力學性能，發展了三維六向和三維七向編織結構，這類結構是以三維五向編織結構為基礎,在垂直于編織成型方向的面內加入互相垂直的橫向緯紗系統（第六組分）和縱向緯紗系統（第七組分）織造而成。雖然三維六向和三維七向編織結構復合材料的面內力學性能有所提高，但由于增加的緯紗數量有限，使得面內方向的纖維體積含量增加有限，因此，面內力學性能的提高受到限制；此外，由于橫向緯紗和縱向緯紗只是均勻的夾在編織紗線之間，均沒有參與編織，面內剪切性能低，抗彎、抗扭和抗沖擊性能也較差；因此，需要對現有編織結構復合材料的面內抗剪切性能、抗彎、抗扭、抗沖擊等性能做進一步改善，以滿足高速列車等領域對材料性能的特殊需要。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是：提出一種網絡狀三維整體多向連鎖編織結構的復合材料車廂底板及其制備方法，并應用于帶有仿機翼的空氣動力懸浮列車。該車廂底板結構具有貫穿制件x、y、z三個方向的八組紗線系統，且不同組紗線系統之間按照不同的交織結構相互連鎖編織形成致密的三維整體網絡結構。該制備方法以三維整體編織和三維整體機織技術為基礎，工藝簡單穩定，可操作性強，生產成本低，實用性廣。

本發明解決所述復合材料技術問題的技術方案如下：

本發明設計的一種網絡狀三維整體多向連鎖編織結構的復合材料車廂底板，該車廂底板采用三維整體編織工藝技術和三維整體機織工藝相結合，按照16步編織織造步驟完成。其特征在于：該車廂底板結構不同于以往的三維四向、三維五向、三維六向、三維七向編織結構，包括貫穿制件x、y、z三個方向的八組紗線系統，八組紗線系統之間按照不同的交織結構相互連鎖編織形成致密的三維整體網絡結構。

本發明的進一步特征是所述的網絡狀三維整體多向連鎖編織結構的復合材料車廂底板應用于帶有仿機翼的空氣動力懸浮列車的機車和每一節車廂中。

本發明的特征還在于：所述復合材料車廂底板外形尺寸的長度為0-28米，寬度為0-3.5米，厚度為0-0.05米。

本發明的特征還在于：所述的八組紗線系統，分別為編織紗線系統、軸紗系統、橫向填充緯紗系統、縱向填充緯紗系統、+45度填充緯紗系統、-45度填充緯紗系統、橫向交織緯紗系統、縱向交織緯紗系統。