纺织结构复合材料第一讲.

纺织结构复合材料第一讲1. 什么是纺织结构复合材料？纺织结构复合材料具有纤维的优良性能和纺织品的柔韧性，是一种新型的复合材料。

它采用纺织品作为增强材料，常见的纤维有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。

与传统的复合材料相比，纺织结构复合材料不存在层间剥离的问题。

此外，它的使用寿命长，防护性能好，能够适应高强度、高性能、多功能的性能要求，具有很高的应用价值。

2. 纺织结构复合材料的制备方法目前常用的纺织结构复合材料制备方法有以下几种：2.1 手工层叠法手工层叠法是一种简单而常用的制备方法，它利用胶水将纤维与基体胶粘在一起。

该方法制备的复合材料具有较好的柔韧性，并具有一定的强度、刚度、韧性和耐冲击性。

2.2 自动层叠法自动层叠法是一种自动化程度较高的制备方法，它通过自动化设备将纤维与基体粘结在一起。

该方法可以提高生产效率，使复合材料具有较好的一致性和稳定性。

2.3 预浸法预浸法是将纤维与预先浸润过原液的基体材料放置在模具中形成的复合材料。

该方法可以使复合材料具有更好的强度和刚度，但由于需要进行预浸润，成本较高。

2.4 压缩成型法压缩成型法是一种利用高温高压对纤维和基体进行加强和粘结的方法。

该方法可以制备出具有高强度和高刚度的复合材料，但设备成本相对较高。

3. 纺织结构复合材料的应用纺织结构复合材料广泛应用于航空航天、汽车、建筑、医疗、运动器材等领域。

以航空航天为例，纺织结构复合材料在制造航空器、导弹、卫星等方面有着广泛的应用，可以显著提高载荷能力、加速度、强度和稳定性等指标。

4.随着科技和生产技术的不断发展，纺织结构复合材料将会在更多领域得到广泛应用，成为未来的重要材料之一。

纺织结构复合材料三维模型设计Design3D Models of Textile St ruct ural Composites杨朝坤,朱建勋,张建钟,徐正亚,胡方田(中材科技股份有限公司南京210012)YAN G Chao2kun,ZHU Jian2xun,ZHAN G Jian2zhong,XU Zheng2ya,HU Fang2tian(Sinoma Science&Technology Co.Lt d.,Nanjing210012,China)摘要:根据纺织复合材料结构和工艺的特点,考虑到空间纤维束的相互纽结和紧密挤压而造成的纤维束的弯曲和截面变形,建立了机织和编织三维实体几何模型和工艺过程的动画模拟。

所建模型与通过切片制作、数据采集和处理的图像进行比较并修正,取得了较为合理的纤维束中心线拟合效果。

为纺织结构复合材料的有效弹性性能预报和R TM工艺模拟仿真奠定了模型基础。

关键词:纺织结构复合材料;三维模型;纤维束;图像处理文献标识码:A 文章编号:100124381(2007)Suppl20207205Abstract:The t hree2dimension Woven and braided geomet rical model and t he animating simulation of t he craft process is p ropo sed based on t he characteristics of t he textile st ruct ural composites and craft. t he state of intertwisted and tightly squeezing yarns in model is taken into account which result s in yarns curving and deforming.Wit h comparing t he established model and images which obtaining f rom slice2making and data acquisition and image processing,reasonable fitting curves of yarn center line are achieved.The investigation offers a f undamental support to predict effective elastic properties and R TM simulating work.K ey w ords:textile st ruct ural compo sites;t hree2dimension model;fibre tow;image p rocessing 在先进航空材料中,纺织结构复合材料占有重要的一席之地。

第一章复合材料概述课件一、教学内容本节课我们将学习教材中第一章“复合材料概述”的内容。

具体包括：1.1节复合材料的定义与分类，详细探讨复合材料的组成、结构特点及其分类方法；1.2节复合材料的基本性能，介绍复合材料的力学、热学、电学等性能及其影响因素；1.3节复合材料的应用领域，分析复合材料在航空、航天、汽车、建筑等行业的应用实例。

二、教学目标1. 了解复合材料的定义、分类及其基本性能；2. 掌握复合材料的应用领域，培养学生的创新意识；3. 提高学生对复合材料结构与性能关系的认识，培养学生的科学素养。

三、教学难点与重点难点：复合材料的基本性能及其影响因素，复合材料的应用领域。

重点：复合材料的定义与分类，复合材料的结构与性能关系。

四、教具与学具准备1. 教具：复合材料样品、PPT课件、投影仪；五、教学过程1. 导入：展示复合材料样品，让学生观察并思考：什么是复合材料？它们有什么特点？2. 讲解：通过PPT课件，讲解复合材料的定义、分类、基本性能及应用领域。

3. 实践情景引入：介绍复合材料在生活中的应用实例，如碳纤维自行车、玻璃钢船舶等。

4. 例题讲解：讲解复合材料力学性能的计算方法，并进行随堂练习。

5. 课堂讨论：分析复合材料在航空、航天等领域的应用优势，引导学生探讨其未来发展方向。

六、板书设计1. 复合材料的定义与分类2. 复合材料的基本性能3. 复合材料的应用领域七、作业设计1. 作业题目：请简述复合材料的定义、分类及其应用领域。

2. 作业题目：请举例说明复合材料的基本性能及其影响因素。

答案：复合材料的基本性能包括力学性能、热学性能、电学性能等。

影响因素包括：基体材料、增强材料、界面结合、制备工艺等。

例如，碳纤维增强树脂基复合材料具有较高的强度和模量，其性能受碳纤维的排列方式、含量、界面结合等因素影响。

八、课后反思及拓展延伸本节课通过讲解复合材料的基本概念、性能和应用，使学生了解复合材料的优势和特点。

新型纺织复合材料成型工艺作者：李炜作者单位：东华大学纺织学院 上海 200051本文链接：/Conference_7058580.aspx杭州顾佳休闲用品有限公司、杭州百佳遮阳蓬有限公司是两家并一家，强强联手，全力打造业内最具有发展生命力的企业。

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纺织复合材料预制件概述一、纺织复合材料预制件航空和航天业的发展促进了纺织复合材料的研究，使纺织技术在先进材料领域的应用潜能逐渐被挖掘出来。

通过纺织加工方法如机织（Weaving）、编织（Braiding）、针织（Knitting）和非织造（Non-woven）等，将纤维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，称之为纺织复合材料预制件。

根据不同的纺织加工方法，纺织复合材料预制件中的纤维取向和交织方式将具有完全不同的特征，并且这些特征会导致纺织复合材料的性能存在明显的差异。

为此，采用不同纺织复合材料预制件增强所得的纺织复合材料，通常在其名称前标以纺织方法，以示区别，如机织复合材料、针织复合材料、编织复合材料、非织造复合材料等。

二、纺织复合材料预制件的特征（一）几何特征根据纺织结构的几何特征，纺织复合材料预制件有二维纺织复合材料预制件和三维纺织复合材料预制件两种形式。

对于二维纺织复合材料预制件而言，纺织结构在面内的两个正交方向上（如矩形的长度和宽度方向）的尺寸远大于其在厚度方向上的尺寸。

根据不同的纺织加工方法，增强纤维在平面内的取向和交织方式存在着多种形式。

对于机织结构，取向分别为0和90°的经纬两组纱线相互交织，形成稳定的二维结构，构成机织物；对于编织结构，纱线之间按照与织物轴向偏移一定角度的取向相互编结交织而成，构成编织物；对于针织结构，纱线之间在经向或纬向以成圈的方式相互嵌套，构成针织物；而对于非织造结构，纤维通常以散纤维的状态分布在平面内的各个方向上，通过机械或黏结的方法固结成非织造织物。

对于三维纺织复合材料预制件而言，厚度方向（z向）上的尺寸和纤维交织形式不可忽略。

三维纺织结构的特点是在厚度方向上引入纱线而形成立体的纤维交织结构，从而获得优良的结构整体性。

类似于二维纺织结构，不同纺织加工方法使纤维在立体方向上的取向和交织方式也存在着多种形式。

纺织复合材料在航空航天⼯业上的应⽤在现代材料科学与技术的发展历程中，航空航天⽤材料⼀直扮演着先导性的⾓⾊，材料的进步不仅推动飞⾏器本⾝的发展，也带动了地⾯交通⼯具的进步，⽽发动机材料的发展则推动着动⼒产业的推陈出新。

可以说，航空航天材料反映了结构材料发展的前沿，代表着⼀个国家结构材料的最⾼⽔平。

复合材料是由两种或两种以上的材料按要求组合成的⼀种具有成份中任何单⼀材料所不具备的特性的新材料。

先进复合材料(AdvancedComposite Materials)是指可⽤于主承⼒结构或次承⼒结构。

刚度和强度性能相当于或超过铝合⾦的复合材料。

航空航天⼯业对复合材料的发展提供了最初的驱动⼒，先进复合材料在航空、航天中的位置已经获得认可。

尤其是对于军⽤飞机，先进复合材料⽤量的多少在很⼤程度上决定了该机的先进性。

先进复合材料按照基体可分为：树脂基复合材料(Resin Matrix Composites，简称RMC)：⾦属基复合材料(Metal Matrix Composites，简称MMC)：陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites，简称CMC)。

⽽按照复合材料中增强体的形态，先进复合材料可分为：颗粒增强复合材料(Particulate Reinforced Materials)；纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Materials)；纺织结构复合材料(Textile Structural Composites，简称TSC)等。

其中，纺织结构复合材料将纺织技术和现代复合材料成形技术相结合，有效地克服传统单向和层合复合材料的⾯内⼒学性能不均匀、损伤容限低等缺点。

纺织复合材料(Textile Composites)的概念从应⽤上来讲应是由机织、针织、编织、缝纫等纺织技术制造增强材料预成形体，再经树脂传递模塑(RTM)等复合材料液体成形⼯艺制造的⼀类复合材料，⽽纤维增强复合材料是传统的复合材料，通常不在纺织复合材料讨论的范围内。

纺织复合材料王静!德州学院"山东德州#$%&’$(摘要)主要介绍了纺织复合材料的定义及组分"探讨了其主要成型技术"论述了纺织复合材料的性能及应用*关键词)复合材料+纺织复合材料+定义及组分+成型技术+应用中图分类号),-./010文献标识码)2文章编号).//345/67!6//5(/64//894/5’纺织复合材料的定义及组分纺织复合材料的定义是在复合材料的基础上定义的*复合材料是两种或两种以上的材料"按要求组合而成的一种新材料"新材料具有成分中任何单一材料所不具备的特性*纺织复合材料则是含有纤维:纱线或织物的复合材料*其性能变化是).;.;.<5或.;.<6*由上述可知"纺织复合材料的组分有纤维和树脂*纤维一般有碳纤维:玻璃纤维:硼纤维:芳纶+树脂则有不饱和聚酯树脂:环氧树脂:酚醛树脂:呋喃树脂*树脂的基本功能是为纤维提供一种支撑"并将纤维在材料中预定的位置和方向固定下来"使构件具有结构整体性*构件工作时"树脂起着传递载荷的作用"低模量的树脂基体将承担较小的负荷"而大部分负荷由高模量的纤维承担*如果没有树脂的加强和稳定作用"纺织复合材料不会显示出其优良的结构整体性"特别是承受压力时"树脂的稳定作用更加突出*总之"在纺织复合材料中"纤维是主承载部分"起增强作用+树脂将纤维粘接成一个整体"赋于复合材料各种优良的性能*#纺织复合材料成型技术#1’喷洒法此方法为将短纤维和树脂分别喷洒在模具表收稿日期)6//64.64/7作者简介)王静!.3=/>("山东德州人"讲师*面"此法适用于制作面积较大或承受力不大的构件*例如车身:建筑用构件等*#1#挤拉法此法是将牵引浸泡过树脂的长丝通过模具拉出烘干"按一定长度截断"即可制得*改变模具的截面"可得方形:圆形:工字形或其它形状构件*此法生产率高"构件纤维含量高"抗拉性好*适用于制作钩:渔杆:绝缘棒等*#1%卷绕法此方法为将浸泡过树脂的长丝通过卷绕工艺成型"其原理是将纤维或布袋浸渍树脂后"缠绕到一定形状的水溶性芯模上"固化后过水脱模制作成大型管道和容器*例如制作固体火箭发动机壳体:压力容器等*此法能充分发挥纤维的承载能力"体现可设计性*#1?层合法此法是目前广泛使用的的制作方法"利用简单织物:编织物:机织物:非织造布与树脂结和剂制作层合板材"原理是将二维织物层叠树脂浸泡加压加温固化"适合于连续大批量生产"其不足之处是层间会剥离或开裂*其产品主要是大型板材*#1$整体制作法利用整体织物骨架制作复合材料"是近年来纺织复合材料制作技术的新发展*此法层间用纤维连接"整体骨架经复合后具有良好的整体性"由于织物骨架中纤维连续而且沿多方向联连"使构件的整体性与可靠性大大提高"层间剥离现象已不存在*此法主要有三种工艺"其中利用编织工艺"可以生产外形和结构十分复杂的骨架+利用机织工@? $ @山东纺织科技#&&%年第#AA A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A期万方数据艺!可以制成工形梁"#形梁"高厚织物管材"蜂窝板材等$利用针织工艺可以生产多层经编织物"多轴向经编织物"三通道"锥形管"通用管材等骨架%上述成形方法表明&纺织复合材料的成形方法比较方便’树脂具有流动性!纤维柔软!由模具易形成要求的形状与尺寸(!成形方法多样性’一种材料!多种方法(%)纺织复合材料的性能及应用)*+性能纺织复合材料质轻"高强"刚性好%纺织复合材料的强度"刚性比金属的大!而密度则比金属的的小%经研究表明&钢的强度数值为,-.!而玻璃纤维复合材料的为/-,!碳纤维复合材料的是,,-0$代表刚性大小的比弹性模量值按上述材料排列的顺序分别是0-0"0-.",1-1%但是!纺织复合材料的密度则为钢的,23"铝的,20%耐酸碱性好%如碳纤维的耐酸碱性超过白金%耐高温%如碳纤维可在01114以下使用$玻璃纤维在551465.14不燃烧%耐腐蚀"不生锈"耐海水及微生物侵蚀%)*7应用由于纺织复合材料具有上述优越的性能!其应用范围日益扩大!纺织复合材料几乎可渗透到所有的领域%)*7*+宇航纺织复合材料在航空方面!主要应用于飞机"火箭发动机壳体"燃料罐"喷管"导弹和飞船头锥等承力不大的构件%目前飞机的许多构件都可以用纺织复合材料制作%例如&雷达罩"发动机叶片等%如今波音/3/飞机使用玻璃纤维纺织复合材料的总面积已达808平方米’因为飞行器的重量!是飞机飞行时的主要负荷!而质轻的纺织复和材料!则能减重!所以飞机的面积能大大增加(%用纺织复合材料制作的直升飞机浆叶!比同等价格的金属浆叶寿命高!后者的使用期限为,5119!而前者的则超过:1119%结构复杂的零件可用纺织复合材料直接复合而成!可减少零件个数和联接件"降低重量"节约成本%表,列出了几种飞机零件!采用不同材料时所需零件个数的对比%表+飞机零件采用不同材料的零件数零件名称金属材料数’个(碳纤维纺织复合材料零件数’个(前端:;3端盒53;联接件38:.,01,由表,可以看出!采用纺织复合材料后!零件的个数大大减少了%)*7*7造船纺织复合材料抗冲击性好"吸振性强"耐海水及海洋生物侵蚀"成形方便"便于维护!比钢材更适应海洋环境!再加上该材料成本低且质轻!所以可用于船舶业%其产品有快艇"游艇"救生船"深海渔船%用纺织材料所制造的船!可以使船的重量减轻%例如!一只竞赛用的独木舟!使用00/<碳纤维!舟的重量可以从,5-8=<降至,1=<%)*)*)车辆纺织复合材料用于车身"坐椅"油箱"车门的制做!利用层合板制做的板簧!大大延长了使用受命%同时!用此材料制做的赛车身及后压盖!由于刚度高!高速行驶时!不易变形能继续保持流线的外形$而用传统金属材料制做的车身!高速行驶时!由于空气压力而产生车体变形!接口处出现缝隙!噪声增大!空气阻力增加%)*)*>体育用挤拉法生产的空心或实心渔杆!改善了渔杆的性能$用树脂浸渍织物!滚压制做的渔杆!重量更轻!弹性更好$用碳纤维复合材料制做的乒乓球拍"滑雪板等器材!使许多运动项目!进入了一个新的时代%)*)*?军械用纺织复合材料制作的潜水艇!表面没有磁性!传统的磁性水雷不会对其造成威胁$制作的导弹外壳!可以防止高速飞行时的过热熔融%目前!战术火箭"反坦克导弹"防护装甲"大口径火炮"火箭导弹"火箭发动机等已开始用纺织复合材料制作%用该材料制作的移动天线!减轻了重量!提高了部队的机动能力%)*)*@医学用玻璃纤维复合材料制作的外科夹板!可直接模塑出病人的身体外形!减轻了患者的痛苦$用层合板制作的人工呼吸器!轻便耐用!碳纤维复合材料的杨氏模量与人骨相似!与软组织的适应性A??A 7B B )年第7期CC C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C 山东纺织科技万方数据极好!可以用其修复韧带"制作假肢#$%$%&机械与建筑在机械行业!多数零件都可以用纺织复合材料制作!以达到降低构件重量"提高构件刚度"提高机器精度的目的#而在建筑行业!使用纤维增强预制件!提高了制品的韧性"抗伸强度"减少了裂纹"延长了建筑物的寿命#$%$%’纺织在纺织行业中!许多高速运动的零件!可使用纺织复合材料制作!从而降低重量!提高生产率!如用该材料制作的纺纱转杯!其转速可由()*+,-(./0!提高到1+,-*./0#在剑杆织机上用碳纤维复合材料制作的剑杆"剑带"弹簧片等改善了织机的性能#综上所述!纺织复合材料!具有其它材料无可比拟的性能!该材料的应用范围非常广泛!几乎涉及到各行各业#随着人们对纺织复合材料研究的不断深入及其应用领域的不断扩大!将从根本上改变人们对纺织复合材料的传统观念#由此可断言!在未来!通过对纺织复合材料的应用与实践!其巨大的潜能会逐渐释放出来#234567389:;9<653<=>?@A B C DE F G H I J KL J M M G D G !F G H I J K 1*N -,*!L I B C OP Q R <5S T U 5V W I B X O .Y B Z M G B C Y .J [K Z G X Y I G [G \B C B Y B J CO C [B C D .G [B G C Y X J \Y G ]Y B M G Z J 0/J X B Y G X ![B X Z K X X G X Y I G \J .0O Y B J CY G Z I C J M J D ^\J .Y I G Z J 0/J X B Y G 0O Y G .B O M X !O C [G ]/J K C [X Y I G O //M B Z O Y B J CO C [/.J /G .Y B G X J \Y I GZ J 0/J X B Y G X %_3‘a 9S b <V Z J 0/J X B Y G c Y G ]Y B M G Z J 0/J X B Y G c [G \B C B Y B J CO C [B C D .G [B G C Y c \J .0O Y B J CY G Z I C J M J D ^c O //M B Z O dY B J Cef g e 山东纺织科技h i i $年第h jj j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j 期万方数据。

复复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。

各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。

纺织复合材料的定义是在复合材料的基础上定义的，它是含有纤维、纱线或织物的复合材料。

纺织复合材料的原材料包括增强材料和基体材料。

作为增强材料的纤维一般有碳纤维、玻璃纤维、硼纤维和芳纶；基体材料主要包括金属基体材料、陶瓷基体材料和树脂基体材料，其中树脂基体材料使用最为广泛。

树脂的基本功能是为纤维提供一种支撑，并将纤维在材料中预定的位置固定，使构件具有完整稳定的结构。

纺织复合材料具有质轻、高强、刚性好等性能。

纺织复合材料的强度、刚性比金属的大，而密度则比金属的小。

经研究表明:钢的强度数值为1.8，而玻璃纤维复合材料的为7.1，碳纤维复合材料的是11.2；代表刚性大小的比弹性模量值按上述材料排列的顺序分别是2.2、2.8、10.0。

但是，纺织复合材料的密度则为钢的1/4、铝的1/2[1]。

合材料(Composite materials)，是以一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为增强体(reinforcement)组合而成的材料。

各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。

复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。

金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。

非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。

增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。

复合材料使用的历史可以追溯到古代。

从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。

20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。

50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。