用于生产和分析三维机织物预制件的整体设计系统
三维机织预型件织物设计及其织造的探讨
三维机织预型件织物设计及其织造的探讨王 静 (德州学院纺织系,德州,253015)王 瑞 (天津工业大学,天津,300160)摘 要:主要探讨了三维机织预型件的结构设计、织造参数及织造过程,并总结和讨论了三维机织预型件试织过程中出现的问题及解决的办法,为三维机织预型件的机械化及大规模生产提供一定的理论和生产依据。
关键词:微编纱,角联接结结构,正交接结结构,织造参数,三维机织预型件中图分类号:TS106.6 文献标识码:A 文章编号:1004-7093(2005)02-0009-040 前言利用简单织物(编织物、机织物、针织物、非织造布)与树脂复合制作层合板即二维纺织复合材料,是目前最广泛应用的纺织复合材料制作方法(即分层固结与增强),然而,这类材料容易层间剥离或开裂,缺乏整体性,常在承受弯曲应力或剪应力时层合处开裂[1]。
为克服二维织物复合材料层间强度低的缺点,人们研制开发了三维整体纺织复合材料。
三维整体纺织构件成型技术分机织法、针织法、编织法和非织造法,也就是说适用于复合材料的整体织物骨架的织物有机织物、针织物、编织物和非织造布[2]。
机织物具有良好的结构设计性、有限的变形性、织物结构紧密、结构断开困难的优点;同时在多层机织物(三维机织物)中层间用接结经固结在一起,接结经还起加固织物的作用,可以减少分层的危险。
利用机织的方法直接织出三维骨架是今后制作复合材料的发展方向之一。
尽管目前多数骨架的制作多用手工或半机械化操作,但这丝毫没有影响三维机织骨架应用范围的收稿日期:2004-06-23作者简介:王静,女,1971年生,讲师。
主要从事三维织物增强复合材料产品的开发及研究。
日益扩大。
总之,用三维机织物作为纺织结构复合材料的预型件,可使复合材料抗层间剪切强度、抗冲击性、损伤容限、断裂韧性、安全可靠性等综合力学性能皆优于传统的层合复合材料。
本文研究的织物是以丙纶采用编织的方法按照一定的比例均匀包覆在玻璃纤维外部而形成的编织复合纱(又称为微编纱)为经纬纱,在天津工业大学实验室内的小样机上进行织造而形成的。
航空发动机叶片用大尺寸复杂结构三维机织复合材料预制体的制备与应用方案(一)
航空发动机叶片用大尺寸复杂结构三维机织复合材料预制体的制备与应用方案一、背景随着航空工业的持续发展，对航空发动机的性能要求日益提高。
作为发动机的关键部件，叶片的品质和性能直接影响到整个发动机的性能。
传统上，航空发动机叶片采用金属材料制造，但随着复合材料的快速发展，其逐渐成为航空发动机叶片的首选材料。
大尺寸复杂结构三维机织复合材料预制体作为其中的一种，因其优异的力学性能和轻量化特性，受到业界的广泛关注。
二、工作原理大尺寸复杂结构三维机织复合材料预制体的制备主要依赖于先进的纺织技术和复合材料成型工艺。
首先，使用特制的织机，将玻璃纤维、碳纤维等高性能纤维按照特定的三维编织结构进行编织。
编织过程中，纤维的取向和分布可以精确控制，以形成满足设计要求的三维结构。
然后，将编织好的三维结构进行热压成型，过程中施加高温高压，使得纤维与树脂充分渗透，形成高强度、高刚度的复合材料。
最后，将得到的复合材料进行进一步的加工和修饰，以满足航空发动机叶片的特定需求。
三、实施计划步骤1.材料准备：选择适当的玻璃纤维、碳纤维以及其他增强纤维，同时选择合适的树脂作为基体。
2.织机准备：根据设计要求，调整织机的参数，确保编织过程中纤维的取向和分布可以精确控制。
3.编织：将纤维按照设计的三维结构进行编织，形成预制体。
4.热压成型：将编织好的预制体进行热压成型，过程中施加高温高压，使得纤维与树脂充分渗透。
5.加工和修饰：将得到的复合材料进行进一步的加工和修饰，以满足航空发动机叶片的特定需求。
6.性能测试：对制备好的航空发动机叶片进行性能测试，包括力学性能、热稳定性、耐腐蚀性等。
四、适用范围此制备方法主要适用于航空发动机叶片的制造，也可应用于其他需要大尺寸复杂结构复合材料的领域，如汽车、船舶等。
五、创新要点1.三维编织技术：通过先进的纺织技术，实现纤维的三维编织，形成满足设计要求的三维结构。
2.热压成型工艺：采用高温高压的工艺条件，使得纤维与树脂充分渗透，提高复合材料的性能。
纺织工程中的智能设计工具应用
纺织工程中的智能设计工具应用纺织工程作为一门涉及纤维材料、纺织工艺和产品设计的综合性学科，一直以来都在不断追求创新和提高生产效率。
随着科技的飞速发展，智能设计工具逐渐在纺织工程领域崭露头角，为纺织产品的设计、开发和生产带来了前所未有的变革。
智能设计工具在纺织工程中的应用范围广泛，涵盖了从纤维选择到织物结构设计，再到成品样式和性能预测等多个环节。
其中，计算机辅助设计（CAD）系统是最为常见和基础的智能工具之一。
通过 CAD系统，设计师可以在虚拟环境中快速绘制出织物的图案、纹理和色彩，并且能够实时预览设计效果。
这不仅大大提高了设计效率，减少了样品制作的成本和时间，还为设计师提供了更广阔的创意空间。
他们可以轻松尝试各种不同的设计元素组合，快速筛选出最优方案。
除了 CAD 系统，智能模拟软件在纺织工程中的应用也日益重要。
这些软件能够基于物理模型和数学算法，对纺织过程中的纤维流动、纱线交织以及织物力学性能等进行精确模拟。
例如，在纺纱过程中，模拟软件可以预测不同纤维参数和纺纱工艺条件下纱线的强度、均匀度等性能指标，从而帮助工程师优化纺纱工艺，提高纱线质量。
在织物设计方面，模拟软件能够模拟织物在不同拉伸、弯曲和摩擦条件下的力学行为，为产品的性能评估和改进提供有力依据。
智能色彩管理系统也是纺织工程中不可或缺的智能设计工具。
在纺织产品的设计中，色彩的选择和搭配至关重要。
智能色彩管理系统能够根据市场趋势、消费者喜好以及设计主题，为设计师提供精准的色彩方案。
同时，该系统还能够考虑到不同纤维材料对色彩的吸收和反射特性，确保在实际生产中色彩的准确性和稳定性。
在纺织产品的性能预测方面，智能设计工具发挥着关键作用。
通过大数据分析和机器学习算法，智能工具可以整合大量的历史生产数据、材料性能数据以及市场反馈信息，从而对新设计产品的性能进行较为准确的预测。
比如，预测某种新型纤维制成的织物在洗涤后的缩水率，或者某种特殊结构的织物在穿着过程中的舒适度和耐用性。
一种基于PC的三维织机控制系统及织造方法[发明专利]
![一种基于PC的三维织机控制系统及织造方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/66b05d0fec630b1c59eef8c75fbfc77da269972f.png)
专利名称：一种基于PC的三维织机控制系统及织造方法专利类型：发明专利
发明人：祝颖丹,毛江民
申请号：CN202111623906.5
申请日：20211228
公开号：CN114232182A
公开日：
20220325
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于PC的三维织机控制系统，包括工业计算机，工业计算机内设置有软PLC和人机交互系统；人机交互系统包括：设计系统模块，用于三维织物组织结构的设计；系统参数模块，用于设置织造参数；数据管理模块，用于对织造过程中的历史数据进行查看、存储和报表。
本发明公开了一种织造方法，包括织造主程序和织造子程序，织造主程序的流程依次包括设备初始化，织物组织结构设计和选择织造模式，织造模式包括全自动模式，全自动模式的流程依次包括读取织造参数，调用织造运动子程序和判断连续织造。
本发明把控制、通信、人机界面及各种特定的应用全都合为一体，运用于同一个PC硬件平台上，能更好地满足三维织机自动化控制的要求。
申请人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所
地址：315201 浙江省宁波市镇海区中官西路1219号
国籍：CN
代理机构：杭州天勤知识产权代理有限公司
代理人：刘诚午
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三维机织物的组织结构与设计
浙江工程学院学报,第18卷,第4期,2001年12月Journal of Zhejiang Institute of Science and T echnology V ol .18,N o .4,Dec 12001文章编号:100924741(2001)0420197204收稿日期:2001-09-07作者简介:汪蔚(1972— ),男,安徽黄山人,硕士研究生,主要从事纺织结构复合材料的研究。
三维机织物的组织结构与设计汪 蔚,祝成炎(浙江工程学院材料与纺织学院,浙江杭州310033) 摘要:介绍了在传统平面织机上生产3D 机织物的方法,主要讨论3D 机织物的组织结构与设计及其上机图的绘制,给出了部分3D 结构机织物的上机图,并结合实验进行了分析。
关键词:三维机织物;纤维增强复合材料;上机图;预制件;组织结构与设计中图分类号:TS105111 文献标识码:A0 前 言在各类型的纤维增强复合材料中,3D 机织物增强是一种非常有效的增强形式。
3D 机织物层间有纱线连接,从而显著提高了最终制品厚度方向的机械性能。
同时,这种复合材料的加工更容易实现自动化,有成本低的潜在优势。
目前,3D 机织物复合材料预制件的开发,已越来越引起纺织界和复合材料界人士的重视。
3D 机织物预制件可在专门织机上织造,但一般见于专利[1-3],且造价较高,不利于进一步推广。
已有研究表明,有一部分结构较为简单的3D 机织物预制件可在普通2维织机上生产[4]。
在普通2维织机上生产3D 机织物是一项很古老的技术,近年来由于航空工业的推动,复合材料的发展才使这项技术引起了人们的极大兴趣,有关这方面的报道日益增多,如文献[5,6],但综合论述3D 机织物的组织结构与设计的尚未见报道,笔者就这方面的技术进行了初步探讨。
1 3D 机织物板材预制件的组织结构与设计111 3D 机织物实心板材预制件的结构3D 机织物板材预制件的结构形式有正交结构(其经向截面如图1(a ))、角联锁结构两种。
三维立体机织物预制件的试织及应用
35年第期0前言纤维增强复合材料的应用日益广泛，在各种类型的纤维增强复合材料中，三维立体机织物增强是一种非常有效的增强形式，尤其是用三维立体机织物增强的复合材料板材、管件、棒材等，其整体化的纤维增强构件更是赋予材料极佳的层间剪切强度、较好的抗冲击损伤性、较高的比强度与模量和适宜的韧性。
因此，三维立体机织物预制件被广泛应用于建筑业、工业、航空航天以及汽车制造业等领域。
1各种预制件的织制与应用1.1三维板材的应用目前三维板材的织制方法一改从前的单层纤维布经层压工艺而成的方法，而在二维织机上采用正交结构和角联锁结构直接织制三维板材，消除了材料的层间剪切强度低，在冲击载荷的反复作用下，层间容易开裂的缺点。
具体的织制方法参考文献〔1〕已有详细的介绍。
三维立体机织物板材预制件有着非常优越的力学性能，例如，极佳的层间剪切强度、承受载荷时变形小而强力大、较好的抗冲击损伤性、较高的比强度与比模量和适宜的韧性等等，能够达到取代传统的层合板的目的，为轻质高强的材料，广泛应用于建筑、航空、工业等领域。
1.2三维管件的应用在二维织机上采用压扁法可以织制“田”、“目”、“日”字形管状预制件，具体织制方法参考文献〔2〕〔3〕已有详细介绍。
如果采用玻璃纤维来织制预制件，在用树脂复合可以代替传统的水泥、金属管件用于输水、输油、输送电线、光纤等，其特点是耐腐蚀性好、强度高、重量轻等。
1.3三维棒材的织制与应用三维板材和三维管件的织制方法相关资料都有详细的介绍，但是三维棒材中的“米”字形预制件的织制方法还没有相关的介绍，下面我们就其织制方法做简单的介绍。
我们采取的织制方法为压扁分层法，根据预制件径向截面图，确定组织图。
预制件径向截面图如图1：图1预制件径向截面图三维立体机织物预制件的试织及应用刘志华王艳芳李文飞（山东科技职业学院）摘 要：本文介绍了三维立体机织物预制件中三维板材、三维管材、三维棒材在工业、建筑、输水、输油、输电线路等方面的应用及三维棒材中“米”字形预制件的织制方法。
关于三维织物几何模型的建模、算法与仿真系统的开题报告
关于三维织物几何模型的建模、算法与仿真系统的开题报告一、研究背景和意义三维织物是一种三维的可变形材料，由许多纤维或线组成，经过交织或编织而成。
它广泛应用于服装、家具、汽车座椅等生产领域中。
对于三维织物产品的设计、制造和优化，需要开发一个可靠的仿真系统，同时需要建立一个精确的三维几何模型和纹理映射算法。
目前，国内外关于三维织物建模、算法与仿真系统的研究起步较晚，尤其是针对复杂三维织物的建模和仿真系统尚未完善。
因此，开展三维织物几何模型的建模、算法与仿真系统的研究，具有非常重大的实际应用价值。
二、研究内容和方法本项目的研究内容主要包括三维织物的模型建模、纹理映射技术、仿真算法和系统实现等方面。
1. 三维织物的建模方法采用三维建模软件或算法，从实物或二维织物图样中获取三维织物的拓扑结构、物理属性以及外观特征等信息，并建立三维几何模型。
2. 织物的纹理映射技术采用纹理映射技术，能够更好的模拟织物的表面纹理和颜色，实现三维织物的真实呈现，并进行逼真的渲染。
3. 织物的仿真算法通过有限元分析和计算力学方法，建立三维织物的复杂数学模型，对织物进行力学、动力学仿真分析，预测三维织物的变形、应力分布和反应，并优化三维织物的设计。
4. 织物的仿真系统实现根据三维织物的建模方法、纹理映射技术和仿真算法，开发一个完整的三维织物仿真系统平台，支持三维织物的模型构建、纹理映射、仿真分析和交互操作等功能。
三、研究预期成果1. 建立三维织物的几何模型和纹理映射方法，能够实现三维织物的真实呈现和逼真渲染。
2. 建立三维织物的有限元分析和计算力学模型，能够预测三维织物的变形、应力分布和反应，并优化三维织物的设计。
3. 开发一个完整的三维织物仿真系统平台，支持三维织物的模型构建、纹理映射、仿真分析和交互操作等功能。
四、预计研究时间本项目的研究时间预计为两年。
五、研究论文计划计划撰写3-4篇学术论文，发表在国内或国外学术期刊或学术会议上，以及一篇本项目的研究报告。
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（ 表示纬纱 ） 和一 系列垂 直线 （ 示经纱 ） 成 。设 表 组 计 者用 鼠标 点 击屏 幕 左边 的经 纱 识别 器 ， 可 以 就
激活 任何 一根经纱 撒 活的经纱 可以在 该设 计结 构 中被 拖到 任 何纬 纱方 向的 任何 点 ， 以此 将织 并
能如表 ２ 示 。观 察分析 织物结构 的测 量数据 如 所 表所示 ３ 拆 除织 物结 构后 的数据如 表 ４ 示 。 。 所 因 为所有 纱 线 的特 数是 相 同的 ， Ａ Ｂ Ｃ 和 的值 所以 、 代 表三个 相互 垂直方 向的纤维 体积 含量 。纱线在
纺织增强体的几何模型；２复合材料结构的微观 （）
力学分 析 ；３织物 的设 计和 生产 ｝４复合材 料的 （） （） 加 工 和 测 试程 序 ；５ 基 于理 论 系统 的 数据 和 实 （）
例。
３ 方 法
选 择三 种多层结 构的 织物 样品 ， 其结 构 为 ； 捆
绑经 纱 连结 纬纱 的 最上 层 和最 下 层 ， 捆绑 纱复合材 料增强 体 的基于计 算机 的织物设 计和生 产系统 。此系统允 许 设计 者在 屏幕 上 方便 地操 作 纬 纱和 捆绑 纱 ， 由
此设 计织物结 构 。通 过织 物分 析可以预测 织物 的
纹板 图 ｔ 控制提 花织 机 ＋ 出相 应 的增强 体 。本系 织 统使用 的是 ｘ ｓ设计系 统 。
一
线 的相对位 置 ；２作 为几何模 型的 基础 ；３产 生 （） （）
４１ ～
维普资讯
计算机 技术 及电子技 术
田外纺织 技疵
表 ３ 织 物分析
椎 髓
ｐｃ ｓ ｃ ｉｋ ／ｍ圳 ｊ ／ ｐ ｋ ｎ ｓ６ ｉ ｋ ｃ
总 第 ２６期 ０
这 些织物 由 Ｘ Ｓ程序 设计 ， 产生纹 板 图 ， 并 进 而 为织物 生产做 好准 备 由电子提花织 机织造 、 剑
物各 层捆绑起 来 。一行纬纱 加上 一根屈 曲的经纱 可形成 一种单 层织物 ＋ 若穿过 大量 的纬纱 行 ， 固 可 结成 一多层织 物 。屏幕可 以显 示经纬纱 的相 对位 置 和结构 的 接 结点 。同时 ＋ 旦 有 重复 的 组织 出 一 现＋ 设计 软件会 自动在纹 板 图 中产生控制 数据 输
２ ＸＳ设 计 系统
Ｘ Ｓ设计 系统设 定 的屏 幕 由一 系列多 排 的 点
性能 ， 实践表 明此软 件系统 是有效 的
１ 引 言
与金属材料 相 比 ， 复合 材料的 比强度高 、 比刚 度 高 ， 可 以十分 方便地 制造复 杂形状的 结构 而且 近 年来 ， 用多 层 织物 作 为结 构件 的 研 究发展 迅 利 速， 它可 以降低复 合材 料生 产加工的高 劳动强 度 。
是 嚣
纬纱 和捆 绑纱 的长度 ； 测定填 充纱 、 纬纱和 捆绑纱 的重量 。所 有结 果都 记录下来 以待分 析 。
串善ｍ 絮 号度 ｍ 尊 ）ｃ 长 纬） （ｔ（ （（ ｃ 磊壳矗 ））
４ 结 果
织物 的设 计参 数如表 ｌ 所示 。织物 的预测性
功 能是 ： 预测增强材 料 的一些性 能 ， 如下机 后 织物
在 ｚ 和 方 向的面 密度和 纤维体 积含 量等 。 、
大 学工 程复 合材料 研究 中心 （ Ｃ Ｅ ＲＥ） 已经对 这个
问题 ＋ 特别 是关 于机 织加工方 面 作了一些 尝试 。 选
本课题 的 目的是 ：１设计 几种 有代表性 的样 （）
品 ； ２ 预 测 增 强 体 的性 能 ｛ ３ 生 产所设 计 的 样 （） （）
择机 织 是 因为经 Ｅ ＲＥ考 察 ， 为机 织 产品最 有 Ｃ 认 发 展潜力 。这样 一种 系统需要 综台 多种 因素 ；１ （）
品 ；４分析 结构 产品 ；５ 对多 层织物 的预测性 能 （） （）
和测试性能 进行 比较
本 文 论 述一 种织 物设 计 系 统 ， 主 要 目的 是 其 （） １ 方便 地绘 出多层 织物结构 ， 并且 表 明结 构 中纱
织物 的整 个厚 度 方 向 ， 层与 层 之 间引 入填 充经 纱
（ 品 中填充经纱 数 目是 ４ 三 种样 品的 捆绑 纱 样 ） 分 别 采用 ４ 、 枚 ６枚和 ８ 缎 纹组织结 构 。 枚
杆 引纬 。织物 经 、 纱线 都 为 １ （ ０ ｘ东 丽 纬 ２ｋ ８ ０ｒ ｅ Ｔ３ ０ 的碳 纤维 ， ０） 引纬 速率 ６ ０根／ ｉ ａ ｒ ｎ。 对 所 得织 物 作 如 下分析 ： 标准 方 法测 量 面 用 密度 和织 物 厚度 ； 细 观察织 物 结 构 以确定 经 纬 仔 纱 的 相 对位置 是 否仍 保 持在 最 初设 计 状态 ； 在适 当的张力 拉 伸下 ． 量每 １ ｍ 结构 中填 充经纱 ， 测 ０ｃ
选择 。
文件 ＋ 这个 文件 会 控制 提 花织 机 织造 所 设计 的织
物。 与 此系统相 对应 ， 开发 了 一个软件 。 主要 还 其
因此 有必 要为复 杂的复 合材料 增强 结构的 设
计和 生 产开 发一 种 系 统 ， 多种 变化 形 式 中进行 从 优 化 、 择 ＋ 是一 个很庞大 的程 序 。英 国 Ｕｌｔｒ 选 这 ｓ ｅ
维普资讯
Ｚ０ ０ ２年 第 ５期
置外纺织 藏瘫
计 算机技 术与 电子技 术
用于 生产 和： 析 三维机 织 物 预 制 件 的 分 整 设 计 系 统 体
． ＝ ： ． － ＝ －
Ｊ 等 ．健 。Ｑ Ｐ ｌ 著
黄 鼓 校
入纱 线支 数和 织 物 经纬纱 参 数 ， 可 以创建 一个 就
生产过 程 中预浸 料坯和热 压处 理的许 多缺 陷。然 而， 这些 先进 复 合材 料 增强 体 ， 无论 是 机织 、 织 针 或编织 等 ， 由于其 有多种变 化形式 ， 又带来较大 都
的困难 。 对于特殊的应用领域 ， 必须进行专业性的