[发明专利]一种多层平纹织物厚度减小量的获取方法

说明书

本发明公开了一种多层平纹织物厚度减小量的获取方法，测量平纹织物样品的x向、y向纤维束间隙宽度，取多组数据的平均值；沿平纹织物样品的纱线轴向切断面测量x纱与y纱线的横截面信息：多层织物每铺放一层，对上下邻近两层的X纱或Y纱的同一侧的位置进行拍照，通过比较邻近两层的X纱或Y纱同侧位置的距离获取层间偏移信息；计算周期性单胞结构的长度，分别比较x向、y向纱线的大小，判定平纹织物的组织类型；根据织物的类型与层间偏移量的大小，计算两层织物的厚度减小量；整个厚度减小量为每个相邻两层厚度减小量之和。本发明无须获取邻近层间纱线接触的状态信息，操作简单，可快速、方便、准确的获取该织物嵌套引起的厚度减小量。

技术领域

本发明涉及一种纤维平纹织物的厚度检测方法，尤其涉及的是一种多层平纹织物厚度减小量的获取方法。

背景技术

纤维平纹织物中纱线呈“波浪形”纵横交织，导致表面“凹凸不平”，织物不可避免的产生嵌套。作为一种常见的物理现象，织物同向铺层时，邻近层间上层纤维束往往嵌入下层束间隙中，形成嵌套效应。最小嵌套(或无嵌套)时，各层间的纤维束平齐排列，整体织物的厚度最大；嵌套时，一部分纤维束嵌入束间隙中，引起整体织物厚度的减小。同等受力条件下，嵌套造成多层织物具有比单层织物更大的可压缩性，且层数越多，可压缩性越大，最终的体积含量也就越大。嵌套程度的不同导致织物的压缩性能出现较大的差异的根本原因在于，压缩过程中嵌套效应在细观结构层次上改变了织物内部纤维束的受力状态，影响了整体织物的压缩响应行为。同时，嵌套改变了织物内部的孔隙分布，不同的嵌套模式导致纤维束产生不同的挤压程度，影响树脂在纤维束内的微观流动；也改变了束间隙的几何形态，影响树脂的宏观流动，是导致预成型体渗透性能离散的主要因素。确定松弛状态下嵌套对多层平纹布厚度的影响成为织物压缩性能与渗透性能研究的先决条件。

由于层间偏移的随机性与独立性，仅有少数研究人员通过简化的几何模型，测量织物基本结构参数获取嵌套引起的织物厚度减小量。然而由于平稳织物结构参数的多样性及纱线截面形状的变化，现有方法只适用于特定的结构仍存在很大的局限性，同时，由于与实际织物形态的较大差异，最终结果难免产生较大误差。例如，Ito与Chou通过采集纤维束的结构参数以及层间的偏移信息，计算织物两面凹凸程度进而得到2层平纹布的厚度减小量(Ito M,Chou T-W.An analytical and experimental study of strength andfailure behavior of plain weave composites平纹织物的强度破坏行为分析和实验研究J Comp Mater 1998；32:2±30.)。但是，此方法应用过程中对织物的组织结构进行了简化，假设了同层内纤维束之间紧密接触没有空隙。然而实际织物中纤维束间不可避免存在束间隙，同时，不同规格的平纹布，束间隙也差异较大，由此可见，Ito与Chou的方法仅适用于纤维束密排的平纹布，对于大疏松的织物无法应用。Zuo-Rong Chen与Lin Ye通过测取层间偏移信息，计算邻近层间各个纤维束接触点的坐标进而获取嵌套引起的厚度减小量(Chen Z R,Ye L.A micromechanical compaction model for woven fabricpreforms.Part I:Single layer.平纹织物的微观压缩模型研究.第一部分：单层织物.Composites Science&Technology,2006,66(16):3254-3262)。然而此方法中，将纤维束的截面形态进行了简化，纱线实际截面形式差距较大，同时通过构建纱线模型，联合求解单胞结构内4个接触点的坐标十分繁琐。以上两种方法只适用于纵横纱结构参数相同的平纹织物，而实际中，纵向纱与横向纱的结构参数，包括纤维丝的数量、纤维丝的直径、束间隙的宽度等都有很大不同。

由此可见，现有方法由于不能真实反映平纹织物的结构形态，获取嵌套引起的厚度减小量产生加大的误差；同时也存在操作步骤繁琐，只适用于特定组织结构等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：无法测量纤维平纹织物因嵌套引起的厚度变化，提供了一种多层平纹织物厚度减小量的获取方法。