关于环形纬纱插入路径和张力对三维编织复合材料封闭截面接头冲击性能影响的研究

《Polymer Composites》：A Study on the Effects of Annular Weft Insertion Paths and Tensions on the Impact Property at the Joints of 3D Woven Composites With Closed Sections

针对闭口截面预制件接缝强度提升问题，开发环形纬纱路径设计与层间长度差通用计算公式，采用3D shuttle loom进行织造，通过不同路径和张力参数优化，结合冲击测试分析，发现路径设计影响接缝性能，路径2能量吸收最高（6.22J），路径3承载能力最优。

　　

摘要

对具有封闭截面的预制件进行集成制造的需求正在迅速增长，因此亟需解决其接头强度提升的问题。本研究开发了新的环形纬纱插入路径设计方法以及一种通用的层间长度差异计算公式。采用三维梭织机，并通过“平整-编织-缩减”工艺编织了九组具有不同纬纱插入路径和张力的管状预制件。编织完成后，使用“缩减-居中-平整”方法将接头调整至中心位置，随后进行切割和固化处理。接着进行了夏比冲击试验，以收集力-位移和能量-位移曲线数据进行分析。结果表明，这两个参数均会影响接头的冲击性能。随着张力的增加，所有路径下的最终能量吸收量和失效位移最初都会增加，随后逐渐减小。此外，路径1中的层间纬纱相对平行，交叉点较少，导致其承载能力和冲击强度最低；而路径2具有较多的交叉点，因此在0.375 N的张力下实现了最高的冲击强度，能够吸收高达6.22 J的能量。路径3的纬纱在多个点交汇，从而具备了更优异的承载能力和刚性。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。