一種異形立體織物的制備方法技術

本發明專利技術涉及立體織物成型技術領域，具體涉及一種異形立體織物的制備方法，包括如下步驟：繪制U型截面圖，第一區域分割線與U型截面圖的外邊緣之間圍設成包覆區域A；兩第二區域分割線、第一區域分割線與直邊槽底邊圍設成中心拼合區域C，各第二區域分割線、第一區域分割線與直邊槽側邊圍設成側拼合區域B；沿兩第二區域分割線將U型截面圖剪切展平，獲得展平截面圖；對展平截面圖內的中心拼合區域C、側拼合區域B與包覆區域A內的經紗數量、密度與細度進行設計；對展平截面圖內的中心拼合區域C與側拼合區域B內的緯紗合股數和引緯結構進行設計；制備獲得展開織物，對各緯紗進行牽拉抽緊整理，使得展開織物彎曲變形，獲得異形立體織物。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及立體織物成型，具體涉及一種異形立體織物的制備方法。

技術介紹

1、以三維織物為增強體結構制備的高性能復合材料，其產品具有整體性好、可設計性強、減重效果良好、具有優秀的力學性能，也具透波、吸波、耐高溫、抗燒蝕等功能特性，已運用于工業制品、航空和航天等多個領域；三維織物是將連續纖維束在空間內進行有序交結使其成為一個整體結構，其組織結構包括：2.5d、2.5d襯緯、三向正交、三維編織、針刺和縫合等結構；三維織物通常根據產品型面截面進行纖維分布設計，包括規則型面(如矩形、梯形或圓形)和異形型面，通過對空間內纖維分布有規律設計，制備不同特殊結構的三維織物。

2、現有技術中，多數三維織物為一次近凈制備成型后制作成復合材料，如中國專利cn103031651b與中國專利cn110258003b中，描述了以2.5d結構制備回轉型殼體產品；中國專利cn101899739b中描述了一種2.5d曲形板裝織物的制備；中國專利cn109914031b中描述了一種三維編織結構沙漏型織物的制備；上述專利中多采用一次成型的方式制備獲得三維織物，成型難度較高。

3、因此，針對上述問題本專利技術急需提供一種異形立體織物的制備方法。

技術實現思路

1、本專利技術解決的技術問題是提供一種異形立體織物的制備方法，根據異形立體織物的截面形狀進行劃分與展開后對經紗、緯紗的分布進行設計，基于設計參數制備展開織物，再以展開織物為基準進行彎曲變形整理，最后實現帶有u型部的異形立體織物的整體制備。</p>

2、本專利技術提供了一種異形立體織物的制備方法，異形立體織物具有截面呈u型的u型部，u型部的頂部設有直邊槽，制備方法包括如下步驟：

3、s1，根據u型部的u型截面形狀繪制u型截面圖，沿u型截面圖的外邊緣向內偏移一定距離，獲得第一區域分割線，第一區域分割線與u型截面圖的外邊緣之間圍設形成包覆區域a；將第一區域分割線的兩側拐點分別與相鄰一側的直邊槽底邊對應端點連線，獲得第二區域分割線，兩第二區域分割線、第一區域分割線與直邊槽的底邊圍設成中心拼合區域c，各第二區域分割線、第一區域分割線與相鄰直邊槽的側邊圍設成側拼合區域b；沿兩第二區域分割線將u型截面圖剪切，將包覆區域a和側拼合區域b展平，獲得展平截面圖；

4、s2，依據u型截面圖和展平截面圖內中心拼合區域c、側拼合區域b與包覆區域a的面積變化率，基于異形立體織物的預設參數，對展平截面圖內的中心拼合區域c、側拼合區域b與包覆區域a內的經紗數量、經紗密度與經紗細度進行設計；

5、s3，根據展平截面圖中的中心拼合區域c的側邊與相鄰的側拼合區域b的側邊的高度比例，確定中心拼合區域c與側拼合區域b的緯紗層數比例；基于異形立體織物的預設參數與中心拼合區域c和側拼合區域b的緯紗層數比例，對展平截面圖內的中心拼合區域c與側拼合區域b內的緯紗合股數和引緯結構進行設計，其中，單根緯紗依次水平穿過一側拼合區域b、中心拼合區域c與另一側拼合區域b；

6、s4，基于s2、s3中獲得的參數制備獲得展開織物，對各緯紗進行牽拉抽緊整理，使得展開織物彎曲變形，至中心拼合區域c的兩側邊分別與對應一側的側拼合區域b的一邊完全貼合，獲得異形立體織物。

7、優選地，預設參數包括異形立體織物的總經紗密度、總經紗層數、總緯紗密度與總緯紗層數。

8、優選地，s21，依據u型截面圖和展平截面圖內中心拼合區域c、側拼合區域b與包覆區域a的面積及面積變化率，基于異形立體織物的總經紗密度，計算獲得展開織物中中心拼合區域c、側拼合區域b與包覆區域a內的經紗數量、經紗密度和經紗細度，并對面積變化率大的局部進行加紗處理；

9、s22，基于異形立體織物的總經紗層數，根據u型截面圖和展平截面圖中的中心拼合區域c與側拼合區域b的高度對應設計經紗層數；在展平截面圖內的中心拼合區域c的兩側邊與側拼合區域b的內側邊設計階梯狀的拼接區域，根據展開織物中的中心拼合區域c與側拼合區域b的經紗層數與拼接區域的角度設計經紗列數，獲得展平截面圖內中心拼合區域c與側拼合區域b的經紗排布。

10、優選地，s31，根據展平截面圖中的中心拼合區域c的側邊與相鄰的側拼合區域b的側邊的高度比例，基于異形立體織物的總緯紗層數，確定中心拼合區域c與側拼合區域b內的緯紗層數；

11、s32，根據中心拼合區域c與側拼合區域b的緯紗層數與異形立體織物的厚度，確定中心拼合區域c與側拼合區域b內的緯紗細度與引緯結構。

12、優選地，s41，基于s2、s3中獲得的設計參數與展平截面圖的尺寸制備獲得展開織物，以中心拼合區域c的對稱軸為基準，對立體織物進行彎曲變形；

13、s42，在彎曲變形過程中，對s3所述的緯紗進行牽拉抽緊整理，使得各緯紗在中心拼合區域c與側拼合區域b內順直分布，至中心拼合區域c的兩側邊分別與對應一側側拼合區域b的一邊完全貼合，去除多余緯紗，完成異形立體織物的成型。

14、優選地，異形立體織物為2.5d結構、2.5d襯緯結構、其他變結構類2.5d結構中的一種。

15、優選地，中心拼合區域c的對稱面與異形立體織物的u型部的對稱面重合。

16、優選地，s4之前，制備長度大于異形立體織物長度的壓板，使用多個單排針沿中心拼合區域c的對稱面沿異形立體織物厚度方向將展開織物固定于壓板上表面，以壓板為固定基準進行多次彎曲變形。

17、優選地，各單排針之間的距離為20-40mm。

18、優選地，s2中，對于u型截面圖和展平截面圖內面積變化率大的中心拼合區域c的底部與包覆區域a的圓弧部分進行加紗處理，將經紗密度增加20％以內，將經紗細度增加至兩倍。

19、本專利技術與現有技術相比，具有以下有益效果：

20、根據異形立體織物的截面形狀進行劃分與展開后對經紗、緯紗的分布進行設計，基于設計參數制備展開織物，再以展開織物為基準進行彎曲變形整理，最后實現帶有u型部的異形立體織物的整體制備

21、本專利技術提供了一種異形立體織物的制備方法，根據異形立體織物的截面形狀進行劃分與展開，基于展平截面圖與u型截面圖的各部分面積變化情況對經紗與緯紗的數量、密度與細度進行設計，基于設計的織物參數制備展開織物，再將各緯紗牽拉抽緊，從而對展開織物進行彎曲變形整理，最后實現異形立體織物的整體制備；同時，本專利技術還對拼接區域進行階梯設計，從而在變形過程中，將拼接區域內的經紗和緯紗交接形成一個整體結構，消除彎曲變形過程中產生的拼接縫隙，提高產品的整體性；本專利技術的異形立體織物的制備方法，相比較一次近尺寸織造成型，通過織造和變形兩次成型降低了工藝操作難度；此外，二次變形成型可降低織物對特種織造設備的依賴，在常規設備下可完成復雜型面產品的生產。

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【技術保護點】

1.一種異形立體織物的制備方法，其特征在于：異形立體織物具有截面呈U型的U型部，U型部的頂部設有直邊槽，制備方法包括如下步驟：

2.根據權利要求1所述的異形立體織物的制備方法，其特征在于：預設參數包括異形立體織物的總經紗密度、總經紗層數、總緯紗密度與總緯紗層數。

3.根據權利要求2所述的異形立體織物的制備方法，其特征在于：

4.根據權利要求3所述的異形立體織物的制備方法，其特征在于：

5.根據權利要求4所述的異形立體織物的制備方法，其特征在于：

6.根據權利要求5所述的異形立體織物的制備方法，其特征在于：異形立體織物為2.5D結構、2.5D襯緯結構、其他變結構類2.5D結構中的一種。

7.根據權利要求6所述的異形立體織物的制備方法，其特征在于：中心拼合區域C(3)的對稱面與異形立體織物的U型部的對稱面重合。

8.根據權利要求7所述的異形立體織物的制備方法，其特征在于：S4之前，制備長度大于異形立體織物長度的壓板，使用多個單排針沿中心拼合區域C(3)的對稱面沿異形立體織物厚度方向將展開織物固定于壓板上表面，以壓板為固定基準進行多次彎曲變形。

9.根據權利要求8所述的異形立體織物的制備方法，其特征在于：各單排針之間的距離為20-40mm。

10.根據權利要求9所述的異形立體織物的制備方法，其特征在于：S2中，對于U型截面圖和展平截面圖內面積變化率大的中心拼合區域C(3)的底部與包覆區域A(1)的圓弧部分進行加紗處理，將經紗密度增加20％以內，將經紗細度增加至兩倍。

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【技術特征摘要】

1.一種異形立體織物的制備方法，其特征在于：異形立體織物具有截面呈u型的u型部，u型部的頂部設有直邊槽，制備方法包括如下步驟：

2.根據權利要求1所述的異形立體織物的制備方法，其特征在于：預設參數包括異形立體織物的總經紗密度、總經紗層數、總緯紗密度與總緯紗層數。

3.根據權利要求2所述的異形立體織物的制備方法，其特征在于：

4.根據權利要求3所述的異形立體織物的制備方法，其特征在于：

5.根據權利要求4所述的異形立體織物的制備方法，其特征在于：

6.根據權利要求5所述的異形立體織物的制備方法，其特征在于：異形立體織物為2.5d結構、2.5d襯緯結構、其他變結構類2.5d結構中的一種。

7.根據權利要求6所述的異形立...

【專利技術屬性】
技術研發人員：容治軍，李磊，王其坤，仇普霞，牟秀娟，
申請(專利權)人：北京玻鋼院復合材料有限公司，
類型：發明
國別省市：