本發(fā)明屬于硅橡膠和大網(wǎng)孔碳纖維織物復(fù)合制備工藝，具體涉及一種柔性三向編織碳纖維織物平轉(zhuǎn)曲預(yù)成型方法。

背景技術(shù)：

1、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(carbon?fiber?reinforced?composites)具有比強(qiáng)度高、比模量大、可塑性好、耐高溫、抗沖擊、耐疲勞、整體結(jié)構(gòu)性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料作為一種應(yīng)用前景廣闊的新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，越來(lái)越多的應(yīng)用于大型空間結(jié)構(gòu)中。

2、平面三軸織物(triaxial?woven?fabric，twf)是由平面內(nèi)三個(gè)不同方向的紗線或絲束系統(tǒng)，以一定角度(0°和±60°)按照特定交織規(guī)律彼此間相互交織而成的一種平面三軸向織物。其在織物中規(guī)律性分布六邊形孔洞，和硅酮基體制備成的復(fù)合材料具有密度低、面內(nèi)準(zhǔn)各向同性、易折疊、折疊展開(kāi)后自動(dòng)恢復(fù)形狀等特點(diǎn)，在航天領(lǐng)域常被用于制作衛(wèi)星天線反射器結(jié)構(gòu)，不需要施加預(yù)張力，消除張緊的必要性，反枕效應(yīng)也被完全消除，可實(shí)現(xiàn)反射器的折疊和高精度展開(kāi)。

3、復(fù)合材料增強(qiáng)材料的預(yù)成型鋪設(shè)是影響復(fù)合材料性能的關(guān)鍵問(wèn)題，成型過(guò)程包括復(fù)雜的力學(xué)行為，這些力學(xué)行為受到許多工藝參數(shù)的影響，如預(yù)成型載荷、紗線的初始方向、紗線的性能和工具的形狀等，平面三向碳纖維織物(twf)本身的尺寸穩(wěn)定性特點(diǎn)使預(yù)成型難度更大，不合理的預(yù)成型鋪設(shè)會(huì)出現(xiàn)增強(qiáng)相織物局部屈曲、起皺或錯(cuò)位，進(jìn)而影響樹(shù)脂的浸潤(rùn)，如面內(nèi)滲透率和層間滲透率出現(xiàn)非均勻問(wèn)題，導(dǎo)致復(fù)雜幾何復(fù)合材料產(chǎn)品出現(xiàn)缺陷，產(chǎn)品性能降低甚至超差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決twf織物預(yù)成型過(guò)程中出現(xiàn)褶皺、屈曲、錯(cuò)位等問(wèn)題，進(jìn)而提供一種柔性三向編織碳纖維織物平轉(zhuǎn)曲預(yù)成型方法；

2、本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

3、一種柔性三向編織碳纖維織物平轉(zhuǎn)曲預(yù)成型方法，包括以下步驟：

4、s1.裁剪twf織物，并在邊緣預(yù)留出夾持區(qū)域；

5、s2.將twf織物鋪設(shè)在曲率模具上；

6、s3.將鋪設(shè)好twf織物的夾持區(qū)域通過(guò)固定工裝夾持固定，將0°、60°、-60°纖維束約束固定；

7、s4.計(jì)算得到twf織物的每束纖維束對(duì)應(yīng)曲率模具的弧長(zhǎng)l矩陣和長(zhǎng)度a矩陣；

8、s5.根據(jù)弧長(zhǎng)l矩陣和長(zhǎng)度a矩陣，通過(guò)固定工裝拖拽每束纖維，拖曳到位后保持張緊狀態(tài)；

9、s6.完成twf織物的預(yù)成型鋪設(shè)工作后，靜止。

10、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

11、本發(fā)明為適用于單曲率、雙曲率殼面的復(fù)合材料增強(qiáng)相(twf碳纖維織物)預(yù)成型鋪設(shè)方法，針對(duì)平面twf織物和帶曲率模具之間的纖維束長(zhǎng)度偏差起皺問(wèn)題進(jìn)行可設(shè)計(jì)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，解決了twf織物預(yù)成型過(guò)程中出現(xiàn)褶皺、屈曲、錯(cuò)位等難題，為twf增強(qiáng)復(fù)合材料的高性能制備提供了技術(shù)支撐。

技術(shù)特征：

1.一種柔性三向編織碳纖維織物平轉(zhuǎn)曲預(yù)成型方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性三向編織碳纖維織物平轉(zhuǎn)曲預(yù)成型方法，其特征在于：所述s1中裁剪twf織物的具體做法為：根據(jù)所制備的復(fù)合材料樣件尺寸裁剪twf織物，保證所裁剪的織物為正六方形，并大于復(fù)合材料樣件尺寸，邊緣預(yù)留出不小于5cm的夾持區(qū)域，同時(shí)裁剪的正六方形邊緣全需沿纖維束切割。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種柔性三向編織碳纖維織物平轉(zhuǎn)曲預(yù)成型方法，其特征在于：在進(jìn)行s2之前，首先通過(guò)高低溫交變處理twf織物3-5次，然后通過(guò)丙酮浸泡處理過(guò)的twf織物，將twf織物的定形劑去除，使織物恢復(fù)為柔軟狀態(tài)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種柔性三向編織碳纖維織物平轉(zhuǎn)曲預(yù)成型方法，其特征在于：所述s2中將twf織物鋪設(shè)在曲率模具上的過(guò)程為：鋪設(shè)過(guò)程中邊鋪設(shè)邊噴涂液體石蠟油浸濕織物。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種柔性三向編織碳纖維織物平轉(zhuǎn)曲預(yù)成型方法，其特征在于：所述s3中將帶有張力調(diào)節(jié)旋鈕(2)的固定工裝與twf織物安裝，分別對(duì)應(yīng)0°、60°、-60°纖維束穿入張力調(diào)節(jié)旋鈕內(nèi)夾持，其他部分仍處于固定約束狀態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種柔性三向編織碳纖維織物平轉(zhuǎn)曲預(yù)成型方法，其特征在于：所述固定工裝為六個(gè)，分別設(shè)置在twf織物的六邊夾持區(qū)域上，每個(gè)固定工裝均包括兩個(gè)夾板(1)、兩個(gè)柔性墊片及多個(gè)張力調(diào)節(jié)旋鈕(2)；兩個(gè)所述夾板(1)、夾持twf織物的夾持區(qū)域，且兩端固定，每個(gè)夾板(1)和twf織物之間均設(shè)置柔性墊片，兩個(gè)夾板(1)之間等間距開(kāi)設(shè)多個(gè)安裝槽，安裝槽用于安裝張力調(diào)節(jié)旋鈕(2)，每個(gè)張力調(diào)節(jié)旋鈕(2)各與一個(gè)纖維束一端連接，六個(gè)固定工裝均等分為三組，三組固定工裝的張力調(diào)節(jié)旋鈕(2)分別對(duì)應(yīng)連接0°、60°、-60°纖維束。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種柔性三向編織碳纖維織物平轉(zhuǎn)曲預(yù)成型方法，其特征在于：每個(gè)所述張力調(diào)節(jié)旋鈕(2)均包括安裝在殼體(205)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(201)、絲杠(202)、夾持器(204)、力傳感器(207)、導(dǎo)軌(208)及兩個(gè)行程標(biāo)記板(203)；所述絲杠(202)和導(dǎo)軌(208)上下平行設(shè)置，絲杠(202)前端由驅(qū)動(dòng)電機(jī)(201)驅(qū)動(dòng)并通過(guò)固定臺(tái)固定在殼體(205)內(nèi)，絲杠(202)后端與滑塊后端螺紋連接，所述滑塊與導(dǎo)軌(208)滑動(dòng)連接，兩個(gè)行程標(biāo)記板(203)相對(duì)設(shè)置在滑塊后端，一個(gè)行程標(biāo)記板(203)與滑塊連接，另一個(gè)行程標(biāo)記板(203)安裝在導(dǎo)軌(208)上，力傳感器(207)設(shè)置在兩個(gè)行程標(biāo)記板(203)之間且兩端能穿過(guò)行程標(biāo)記板(203)，力傳感器(207)前端與滑塊連接，力傳感器(207)后端與纖維束連接，所述夾持器(204)設(shè)置在行程標(biāo)記板(203)后端，夾持器(204)用于夾持纖維束，所述夾持器(204)包括夾持調(diào)節(jié)鈕(206)和兩個(gè)夾持塊，兩個(gè)夾持塊左右相對(duì)設(shè)置用于夾持纖維束，纖維束與力傳感器(207)連接，其中一個(gè)夾持塊固定在導(dǎo)軌(208)上，另一個(gè)夾持塊活動(dòng)放置在導(dǎo)軌(208)上，所述夾持調(diào)節(jié)鈕(206)為螺桿，螺桿一端與活動(dòng)的夾持塊螺紋連接，螺桿另一端穿出固定的夾持塊，螺桿另一端漏出的部分為調(diào)節(jié)鈕。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種柔性三向編織碳纖維織物平轉(zhuǎn)曲預(yù)成型方法，其特征在于：所述s4中弧長(zhǎng)l矩陣和長(zhǎng)度矩陣a的計(jì)算方法為：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種柔性三向編織碳纖維織物平轉(zhuǎn)曲預(yù)成型方法，其特征在于：所述s5中的拖拽過(guò)程為：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種柔性三向編織碳纖維織物平轉(zhuǎn)曲預(yù)成型方法，其特征在于：所述s6中，在80℃下靜置60min，使液體石蠟油揮發(fā)完畢。

技術(shù)總結(jié)
一種柔性三向編織碳纖維織物平轉(zhuǎn)曲預(yù)成型方法，屬于硅橡膠和大網(wǎng)孔碳纖維織物復(fù)合制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟：S1.裁剪TWF織物，并在邊緣預(yù)留出夾持區(qū)域；S2.將TWF織物鋪設(shè)在曲率模具上；S3.通過(guò)固定工裝將TWF織物的0°、60°、?60°纖維束約束固定；S4.計(jì)算得到TWF織物的每束纖維束的弧長(zhǎng)L矩陣和長(zhǎng)度A矩陣；S5.根據(jù)弧長(zhǎng)L矩陣和長(zhǎng)度A矩陣，通過(guò)固定工裝拖拽每束纖維。本發(fā)明為適用于單曲率、雙曲率殼面的復(fù)合材料增強(qiáng)相預(yù)成型鋪設(shè)方法，針對(duì)平面TWF織物和帶曲率模具之間的纖維束長(zhǎng)度偏差起皺問(wèn)題進(jìn)行可設(shè)計(jì)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，解決了TWF織物預(yù)成型過(guò)程中出現(xiàn)褶皺、屈曲、錯(cuò)位等難題，為T(mén)WF增強(qiáng)復(fù)合材料的高性能制備提供了技術(shù)支撐。

技術(shù)研發(fā)人員：林國(guó)昌,宋博,譚惠豐,麻振宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10