[發明專利]一種回轉異形體預制體紗線張力聯合控制試驗方法

有效

• 申請號: 202110905124.4
• 申請日: 2021-08-08
• 公開（公告）號: CN113604940B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 單忠德;于肖;楊浩秦;廖萬能
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: D03D41/00
• 分類號: D03D41/00;D03D49/18;G01N3/08
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 薛雨妍

本發明涉及纖維增加復合材料預制體三維織造領域，具體涉及一種回轉異形體預制體紗線張力聯合控制試驗方法。內容為在異形回轉體三維織造過程中，對張力大小波動范圍進行精確控制，以減少紗線在張力作用下的磨損，并補償紗線在織造過程中的長度變化，保證預制體內部質量均勻性。實現回轉異形體預制體織造過程中的張力控制，確保大范圍的紗線整體張力的可控性，使張力顯著降低并保持恒定，能夠減少織造過程中張力不均、張力突變等問題的出現，有利于提高回轉異形體三維織造過程的可控化、自動化程度。

技術領域

本發明涉及纖維增加復合材料預制體三維織造領域，具體涉及一種回轉異形體預制體紗線張力聯合控制試驗方法。

背景技術

三維機織預制體制造是一種新型機織技術，它是紗線在三維空間中沿著經向和緯向相互垂直的兩個方向分布并相互交織在一起形成的整體結構，作為高性能復合材料增強體制成的復合材料構件具有質量輕、高強度、力學性能優異等諸多優點，目前已經在航空航天、國防軍工、交通運輸、能源等眾多領域得到廣泛的應用，并向民用領域不斷擴展。

隨著復合材料預制體三維織造成形技術的發展，基于回轉異型體的復合材料三維預制體應用及快速低成本制造的迫切需求，預制體成形的質量穩定性要求也越來越高。常規使用張力傳感器直接在工藝過程中進行張力檢測并進行控制的方式存在著對纖維磨損大，且不能在回轉異形體織造過程對紗線長度進行有效補償。

數字化三維編織原理樣機中紗線張力控制主要由攜紗器收放紗機構控制，但是在不同工藝工序中開口機構、致密化單元以及周向/徑向紗植入系統等機構都會對紗線張力產生影響，張力控制范圍以及波動情況對編織工藝的可行性以及預制體最終復合性能都具有較大的影響。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種回轉異形體預制體紗線張力聯合控制試驗方法，從編織紗張力控制著手，分別研究攜紗器路徑對張力的影響和多頭分攜紗器張力波動，指導張力控制及波動范圍，突破張力穩定性控制技術。其次分別對開口裝置，致密化單元和周向/徑向紗植入系統對編織紗張力影響開展研究，突破紗線張力時序精準控制技術。最后，深入研究紗線張力對編織過程中紗線損傷的影響，建立紗線張力、纖維損傷與材料性能的對應關系，指導紗線控制的設計值與波動范圍，最終攻克數字化三維低損傷編織技術。

一種回轉異形體預制體紗線張力聯合控制試驗方法，包含以下部分：

A：從編織紗張力控制著手，設計出攜紗器路徑對張力的影響和多頭分攜紗器張力波動的試驗矩陣；

B：開口對紗線張力控制部分，根據張力變化對開口裝置的動作范圍進行優化指導；設計出開口方式對紗線張力控制影響試驗矩陣；

C:致密化單元對紗線控制部分；得出密化單元施加力與紗線張力的對應關系；其中，致密化單元施加力的大小的直接表現為單胞的花節長度不同，因此可通過設計出致密化單元對紗線張力控制試驗矩陣，得到不同結構不同花節長度復合材料的性能以此指導致密化單元施加力的大小，進而對紗線張力控制設計提供數據基礎；

D：周向/徑向紗植入系統對編織紗張力影響部分：紗線植入系統分為周向/徑向紗植入系統，不同方向上紗線以及不同種類紗線的植入對編織紗束縛力不同，對編織紗張力的影響也不同；設計出紗線植入系統對紗線張力控制試驗矩陣，實現紗線植入系統與編織紗張力系統的協調匹配滿足數字化編織工藝要求。

E:研究紗線張力對編織過程中紗線損傷的影響，建立紗線張力、纖維損傷與材料性能的對應關系，設計各種狀態下紗束的拉伸強力試驗矩陣和紗線特性參數和原材料的種類的試驗矩陣到紗線控制的設計值與波動范圍，得到聯合控制方法。

本發明進一步改進在于：所述A部分中：所述不同紗線張力對復合材料的性能矩陣中：包含性能測試項目、張力設置范圍、紗束編織性能、；其中性能測試項目包括紗束編織性能、拉伸、高溫拉伸、壓縮、高溫壓縮、剪切、高溫剪切、厚度方向拉伸。