專利名稱：新結構立體織物及其編織方法
技術領域：
本發明涉及一種立體織物編織工藝，具體是一種由正交三向結構和2. 5D結構組合而成新結構立體織物及其編織方法，屬于立體織物編織技術領域。
背景技術：
高性能纖維在三維空間多方向連續排布、相互交纏，形成的纖維織物稱為立體織物，作為增強體用于制作先進復合材料。復合材料的增強體形狀結構及其品質基本決定了復合材料性能。其中增強體的性能主要取決于纖維取向。以立體織物作為增強體的復合材料已成功應用于航空、航天等高技術領域，具有很好的發展前景。正交三向織物的專利有美國專利US4038440、US4001478、US3955602和中國專利CN1068607A。美國專利US4038440、US4001478、US3955602公開了一種正交三向織物的制造方法，在纖維的矩陣中鋪放另兩個方向的纖維最終成型正交三向織物，成型的織物外形有矩形和回轉體等；中國專利CN1068607A公開了一種三軸向正交三向織物的新的織造方法，用織物織造正交三向織物，織物寬度可達100mm。專利文獻《2. 5維整體編織多通管織物的編織方法》(CN101503838A)中介紹的一種2. 5維整體編織物采用的織物結構是2. 5維淺交彎聯結構。對于受力復雜構件，即不同部位受力不同的構件，單一織物結構不能滿足其使用需求。

發明內容
本發明的目的在于提供一種可靠性高、方便易行、纖維取向復雜、纖維體積含量可設計性強、纖維之間連續多的新結構立體織物及其制備方法，用該制備方法成型的新結構立體織物力學性能跟蹤性強。本發明所述新結構立體織物由正交三向結構、2. 5D淺交彎聯結構兩種單胞結構組合而成，進一步的是正交三向結構與三維多向結構通過纖維之間的互相交纏組合而成。本發明新結構立體織物的編織方法是首先進行正交三向結構編織，在鋪設X向纖維或Y向纖維時預留若干纖維，根據織物尺寸計算預留纖維長度和2. 5D淺交彎聯結構中經紗密度計算預留纖維股數和根數，直至正交三向結構織物編織完成。其次進行2. 淺交彎聯結構編織，將正交三向結構中預留的纖維作為2. 5D淺交彎聯結構中的經紗，緯紗根據設計要求植入，即形成一種新結構立體織物。與現有技術相比，本發明顯著優點是(I)本發明提出由正交三向結構和三維多向結構組合的新結構設計，實現了立體織物性能與構件受力情況一一對應的設計，特別是滿足復雜承力構件設計。(2)實現了 2. 5D淺交彎聯結構與正交三向結構的無縫連接，保證了整體織物中纖維的連續性，達到了織物結構可靠、力學性能好等要求。
(3)本發明提出將2. 5D淺交彎聯結構中工藝參數與正交三向結構中工藝參數進行分解對應，實現織物參數的可設計性。


圖1是本發明新結構立體織物中2. 5D淺交彎聯結構單胞圖。圖2是本發明新結構立體織物中正交三向結構單胞圖。圖3是本發明新結構立體織物中正交三向結構纖維預留圖，其中X向為預留纖維。圖4是本發明新結構立體織物中2. 5D淺交彎聯結構成型示意圖。將預留纖維設計為經紗，根據設計進行2. 5D淺交彎聯結構設計。首先將已成型正交三向結構織物固定，將預留纖維作為經紗，梳理整齊，根據設計要求可增加部分經紗，再植入緯紗成型，達到設計織物體積含量要求后，重復上述步驟，直至達到最終設計值。圖5是本發明新結構立體織物成型圖。
具體實施例方式下面結合附圖通過實施例來描述本發明的細節。實施例1 :織物采用正交三向結構與2. 5D淺交彎聯結構組合的新結構。參照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5，本發明新結構立體織物以3K纖維一股纖維為原材料，編織IOOmmX IOOmmX 20mm平板織物為例，根據設計要求,編織IOOmmX 50mmX 20mm正交三向結構織物，排列2mmX 2mm鋼針矩陣，首先植入Y向纖維，再植入X向纖維，根據織物外形尺寸預留X向纖維或Y向纖維，一股纖維，60mm長，25根，即為一層纖維層。根據工藝設計要求，確定每層纖維層貢獻的織物厚度，進行加壓成型。重復上述操作，逐層完成纖維編織。編織完成后，共計預留250根。新結構織物正交三向結構部分X向、Y向編織完成后，進行Z向置換，即將鋼針逐根抽去，然后植入纖維。所有鋼針都置換為纖維后，多結構立體織物中正交三向結構就完成了，如圖3。根據設計要求，固定好已成型的正交三向結構織物，然后將正交三向結構中預留纖維作為經紗，根據織物體積密度要求增加部分經紗或者直接編織，以纖維體積含量為45%為例，需要增加125根經紗，再以纖維體積含量為30%為例，不需要增加經紗，再引入緯紗，打緯成型。重復上述操作，逐緯完成纖維編織，如圖4、圖5。
權利要求
1.一種新結構立體織物，其特征在于該立體織物由正交三向結構和2. 5D淺交彎聯結構兩種單胞結構組合而成。
2.根據權利要求1所述的新結構立體織物，其特征在于正交三向結構和2.淺交彎聯結構通過纖維之間的互相交纏組合而成。
3.權利要求1或2所述的新結構立體織物的編織方法，其特征在于首先進行正交三向結構編織，在鋪設X向纖維或Y向纖維時預留若干纖維，根據織物尺寸計算預留纖維長度和2.5D淺交彎聯結構中經紗密度計算預留纖維股數和根數，直至正交三向結構織物編織完成。其次進行2. 5D淺交彎聯結構編織，將正交三向結構中預留的纖維作為2. 5D淺交彎聯結構中的經紗，緯紗根據設計要求植入，即形成一種新結構立體織物。
4.權利要求3所述的一種新結構立體織物的編織方法，其特征在于首先將正交三向結構中預留的纖維作為2. 5D淺交彎聯結構中的經紗，根據織物中2. 5D結構的總長度確定預留纖維長度，根據織物中2. 5D結構的經紗的股數和根數，確定是否新增或減少纖維股數和新增纖維根數。
全文摘要
本發明涉及一種新結構立體織物及其編織方法，該結構為正交三向結構與2.5D淺交彎聯結構組合而成，通過兩種結構之間纖維的互相交纏，實現纖維在織物中的連續性編織。其編織方法首先進行正交三向結構編織，同時在X向預留若干纖維。其次進行2.5D淺交彎聯結構編織，以預留纖維為2.5D淺交結構中的緯紗，完成多結構立體織物的編織。本發明立體織物的成型工藝可靠性高、方便易行、纖維取向復雜、纖維體積含量可設計性強、纖維之間連續多，提出了解決復雜承力構件復合材料用立體織物增強體材料的途徑之一。
文檔編號D03D13/00GK103061004SQ20121059008
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月29日 優先權日2012年12月29日
發明者朱建勛, 齊加勝, 胡方田, 周緒波, 湯丹芬, 喬志煒 申請人:中材科技股份有限公司