三维角链锁机织物弹道侵彻性能实验研究
填经纱对三维角连锁结构复合材料准静态侵彻性能的影响
树脂 体 系 选 用 江 苏 吴 江 学 联 树 脂 厂 生 产 的
６ １ ０ １ 环 氧树脂 作 为基体 树 Hale Waihona Puke ， 浙 江永 在 化 Ｔ有 限公
司生 产 的 ６ ５ ０聚酰胺 树脂 作 为 固化 剂 。为便 于树 脂
体 系在 三维织 物 中 的流 动 与 渗 透 ， 同时 还 添加 了丙
随着 纤维 增强 复合 材 料 应 用 领 域 的不 断 扩 大 ， 三维 纺织 增强 复合 材料 因具 有优 异 的力学 性 能及 可
注 。 国内外 已有众 多 学者就 材料 在准 静 态下 的侵彻 性 能及 相应 力学 响应 历程展 开 了研究 。已有 文献 显
根据需 要 自 由设 计 。 的 结 构 得 到 人 们 的 广 泛 关
采用 １ ８ ． ７ ｒ ｅ ｘ的锦 纶 长 丝 进 行 了 一 步 法 包 缠 。 经 织
１ ． ２ ． １ 机 织增 强体 经 向截面 结构 采用 文 献 ［ １ １ ］ 所 报 道 的方 法 试 制 了 １ ～ ４ 具 有 不 同填经纱 含量 的机 织增 强体 试样 。它 们 的经 向 截 面结 构依 次如 图 １ （ ａ ）～（ ｄ ） 所示 ， 即 以角 连 锁结 构 为基 础 ， 分 别在 经 向不添 加 、 添 加 １层 、 ２层 和３层 增 强填 经纱 。 图 中水平 直 线代 表 填经 纱 ，曲线 代表
关 键 词 角 连 锁 结 构 ； 复合材料 ； 准静态侵彻性 能 ； 填 经 纱
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｓ １ ０ ５ ． １ 文献标志码 ： Ａ
Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｓ ｔ ｕｆ ｆ ｅ ｒ ｗａ ｒ ｐｓ ｏ ｎ ｑ ｕａ ｓ ｉ — ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｐｅ ｎｅ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｐｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ
【CN110129964A】一种三维角联锁发电织物及其制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910345909.3(22)申请日 2019.04.26(71)申请人 东华大学地址 201620 上海市松江区人民北路2999号(72)发明人 孙宝忠 孙娅 董凯 彭晓 (74)专利代理机构 上海统摄知识产权代理事务所(普通合伙) 31303代理人 辛自豪(51)Int.Cl.D03D 25/00(2006.01)(54)发明名称一种三维角联锁发电织物及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种三维角联锁发电织物及其制备方法，为由两个纱线系统组成的三维角联锁织物，两个纱线系统分别为经纱系统和纬纱系统，经纱系统和纬纱系统的组成纱线不同，组成纱线为机械能采集纱线或柔性导电纱线；三维角联锁发电织物的功率密度最高值为48.45mW/m 2，三维角联锁织物的层数为2～10层，经密为14～18根/5cm，纬密为12～20根/5cm，克重为0.6～1g/cm 2；三维角联锁发电织物的制备方法为：分别以机械能采集纱线和柔性导电纱线为经纱和纬纱，按三维角联锁结构进行交织制得三维角联锁发电织物。
本发明的一种三维角联锁发电织物具有多层结构，易于变形，经纬纱间的接触面积较大，具有良好的电输出性能。
权利要求书1页 说明书9页 附图3页CN 110129964 A 2019.08.16C N 110129964A权 利 要 求 书1/1页CN 110129964 A1.一种三维角联锁发电织物，为由两个纱线系统组成的三维角联锁织物，两个纱线系统分别为经纱系统和纬纱系统，其特征是：经纱系统和纬纱系统的组成纱线不同，组成纱线为机械能采集纱线或柔性导电纱线。
2.根据权利要求1所述的一种三维角联锁发电织物，其特征在于，三维角联锁发电织物的功率密度最高值为48.45mW/m2。
3.根据权利要求1所述的一种三维角联锁发电织物，其特征在于，经纱系统和纬纱系统分别由机械能采集纱线和柔性导电纱线组成，三维角联锁织物为经向层层接结角联锁织物，层数为2～10层。
三维角联锁机织复合材料弹道侵彻破坏细观结构尺度
2023-11-09•引言•三维角联锁机织复合材料概述•弹道侵彻破坏机理研究•细观结构尺度对弹道侵彻破坏的影响•优化设计及性能提升策略目•结论与展望录01引言弹道侵彻破坏是复合材料抗冲击性能的重要研究内容三维角联锁机织复合材料是一种新型高性能复合材料研究该材料在弹道侵彻下的破坏细观结构尺度有助于优化其抗冲击性能研究背景与意义研究现状与发展针对该材料的抗冲击性能优化及其在防护结构中的应用仍需深入研究研究将有助于推动复合材料在军事、航空航天、土木工程等领域的应用目前关于三维角联锁机织复合材料弹道侵彻破坏的研究尚不充分研究内容分析三维角联锁机织复合材料的细观结构特征；研究该材料在弹道侵彻下的破坏机制；探讨抗冲击性能优化方法及其在防护结构中的应用。
研究方法采用实验测试、数值模拟和理论分析相结合的方法进行研究。
首先进行材料的细观结构观察和力学性能测试；其次建立数值模型，模拟弹道侵彻过程，并分析破坏细观结构尺度；最后根据实验和模拟结果，总结抗冲击性能优化方法。
研究内容与方法02三维角联锁机织复合材料概述机织复合材料定义与特点•机织复合材料是一种由有机和无机材料通过纺织工艺制成的复合材料。
它具有高强度、高刚度、耐腐蚀、可设计性强等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑和体育器材等领域。
•三维角联锁机织复合材料是一种先进的机织复合材料，其结构特点是采用角联锁编织技术，使得材料在不同方向上具有优异的力学性能和稳定性。
其性能优势包括高强度、高刚度、抗疲劳、抗冲击等特点，适用于制造高性能的工程结构和部件。
三维角联锁机织复合材料的结构与性能三维角联锁机织复合材料的制造工艺•三维角联锁机织复合材料的制造工艺主要包括原材料准备、编织、热压成型和后处理等环节。
其中，编织工艺是关键环节，需要采用专门的编织设备和工艺技术。
通过合理的工艺控制和参数调整，可以获得具有优异性能的三维角联锁机织复合材料。
03弹道侵彻破坏机理研究弹道侵彻破坏过程分析弹道侵彻破坏的扩展分析弹体贯穿过程中，复合材料细观结构的演变和破坏模式的转变。
防弹防刺服的现状及发展趋势探讨
随着社会经济的发展，社会贫富差距越来越大，各种社会矛盾日益激化，为此，国家在公共安全领域的投入也逐年增加，警用装备需求越来越大。
目前，防刺服、防弹衣被公安民警、海关等执法人员及保安人员、出租司机等人员大量使用。
由于执勤时面对的威胁主要是小型火力武器(如手枪)或刀具等锐器，舒适的软质防护装备越来越受到青睐。
但对于软质防刺服和防弹衣而言，材料的防刺机理和防弹机理不尽相同，而软质材料的防刺过程是：由于刀刺是一个低速持续的过程，材料的抗剪切强度越大，刀尖变形越快速，从而阻止锐器继续向前行进，达到防护的目的；防弹主要是依靠材料的抗拉伸断裂强度，材料的拉伸强度越大，高速冲击的弹头或破片等抛射物在冲击材料、拉断／拉伸材料的过程中耗散其能量越多，从而使抛射物变形、阻止它前进。
将防刺服与防弹衣的性能合二为一，在有效防护、机动灵活及轻量化之间找到一个平衡点，就可能在一种产品上实现综合防护效能。
因此，研究既具有防刺性能的柔软、轻便、舒适又具有防弹性能的防弹防刺服是当务之急。
[1]1防弹防刺服的标准由于各国／地区的实际情况不同。
其防剌、防弹标准也不一样。
在国外，只有英国的2003版警用防护服标准《PSDB BODY ARM OUR STANDARDS FOR UK POLICE(2003)》将防护服的防刺和防弹性能结合在一起。
但是没有提出特别的要求。
在国内，目前还没有颁布专门的防弹防刺服标准。
对于防弹防刺服的评价，都是以防弹衣和防刺服两个标准同时作为参考。
目前，比较通用的防弹衣和防刺服相关标准有：美国司法部《NIJ0101.06Ballistic Resistance of防弹防刺服的现状及发展趋势探讨周杰才吴登鹏殷祥芝刘义龙（江苏双山集团股份有限公司江苏射阳224300）[摘要]防弹防刺服作为一种重要的警用防护装备，对其研究开发相当迫切。
本文对防弹防刺服相关标准和国内外研究进展情况进行了介绍，着重阐述了防弹防刺服的现状及应用前景。
2.5D角联锁织物厚向压缩特性的实验研究
2.5D角联锁织物厚向压缩特性的实验研究万喜莉;孙颖;陈利;李嘉禄【摘要】以碳纤维2.5D衬经结构织物为例,初步研究了2.5D角联锁织物厚度方向压缩特性,利用万能材料试验机测得织物厚度与压缩应力的关系.研究发现,当压缩应力小于3 MPa时,经验指数取为3的多层平纹织物压缩模型可用于2.5D衬经织物厚度与压缩应力关系估算.在4种不同压缩应力下制备2.5D衬经结构复合材料,进一步观测经向和纬向截面内经纱、衬经纱和纬纱屈曲变化情况,引用纱线段局部屈曲角分布定量表征纱线的屈曲程度.结果发现:经纱的屈曲程度最高,随压缩应力的增加,经纱的屈曲程度降低;当压缩应力超过一定范围时,经纱屈曲程度反而增加,衬经纱和纬纱基本呈伸直状态,衬经纱屈曲程度增加,纬纱伸直度增加.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2015(036)002【总页数】7页(P49-54,70)【关键词】2.5D角联锁织物;厚向压缩;织物厚度-压缩应力曲线;局部屈曲角【作者】万喜莉;孙颖;陈利;李嘉禄【作者单位】天津工业大学先进纺织复合材料教育部和天津市省部共建重点实验室,天津300387;天津工业大学先进纺织复合材料教育部和天津市省部共建重点实验室,天津300387;天津工业大学先进纺织复合材料教育部和天津市省部共建重点实验室,天津300387;天津工业大学先进纺织复合材料教育部和天津市省部共建重点实验室,天津300387【正文语种】中文【中图分类】TB332三维机织技术是利用多层经纱织造方法，由多层经纱接结多层纬纱形成具有一定厚度的三维整体织物。
其中，经纱采用分层接结的方法，将相邻纬纱层接结可形成角联锁机织物，简称为2.5D织物。
在2.5D角联锁机织物基础上，沿织物经向、纬向和厚度方向引入或同时引入纱线，可形成多种衍生组织结构，包括2.5D结构、2.5D衬经结构、2.5D衬纬结构和2.5D衬经衬纬结构。
2.5D角联锁织物不仅仿形性好、层间连接强度高，适合于大型构件，而且可最大限度地减小机械加工对其增强复合材料承载能力的损伤。
三维正交机织复合材料弹道侵彻有限元模拟
关键词
三维正交 机织复合材料 ； 细观结构模 型 ； 限元 法 ； 有 弹道冲击
Ｅｘ ｒｍ ｅ ｔ ｌＲ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｐｅ ｉ ｎ ａ ｓ ａ ｃ ｆＴｈｒ ｅ ｄｉ ｅ ｉ ｎ ｌＯ ｒ ｈ ｇ ｎ ｌＷ ｏ ｅ ｍ ｐ ｓｔ ｓ ｅ － ｍ ｎｓｏ ａ ｔ ｏ ｏ ａ ｖ ｎ Ｃｏ ｏ ｉｅ
ＫＥ ＹＷ ＯＲＤＳ Ｔ ｒ ｅ ｄ ｍｅ ｓｏ ａ ｒｈ ｇ ｎ ｌ ｖ ｎ ｃ ｍｐ ｓｔ ｓ Ｍｉｒ —ｔｕ ｔ ｒ ｌ ｄ ｌ Ｆ ｎ ｔ ｌ ｍｅ ｔｓ ｌｔ ｎ； ａｌ ｔ ｈ ｅ ． ｉ ｎ ｉ ｎ ｌ ｔ ｏ ｏ ａ ｏ ｗｏ ｅ ｏ ｏ ｉ ； ｃ ｏ ｓｒ ｃ ｕ ａ ｅ ｍｏ ｅ ； ｉ ｉ ｅ ｅ ｎ ｉ ａ ｉ Ｂ ｉ ｉ ｅ ｍｕ ｏ ｌ ｓｃ
ａ ｄ ｋｎ ｔ ｎ ｒｉｓ ｆ ｒ ｅ ｔｅｗ ｒ ｃｍｐ ｒｄ ｂ ｔ ｅ ｎｅ ｐ ｒ ｅ ｔ ｎ Ｅ ｓ ｌ ． ｈ ｐ ｃ ｄ ｍ ｇｓｏ ｔｅ － ｒ ｎ ｉｅ ｃｅ ｅｇ ｏ ｃｉ ｅｅ ｏ ａｅ ｅ ｅ ｘ ｅｉ ｎａ ａ ｄＦ Ａ ｒ ｕｔ Ｔ ｅｉ ａｔ ａ ａ ｅ ｆｈ Ｄ ｏ－ ｉ ｅ ｏｐ ｊ ｌ ｗ ｍ ｌ ｅ ｓ ｍ ３
ｒｔ ｉ ｆ ｉ ｌｍ ｎ ｏｅＡ Ａ Ｕ ／ ｘ ｌ ｉｔ ｓ ｕａ ｅｐｎｔ ｔ ｇｐｏｅｓＴ ｅｅ ｅｅ ｏｄｌｍｎ ｔｎ ｃｕ ａ ｄｗｔ ａ ｎ ｅｅ ｅ ｔ ｄ Ｂ Ｑ Ｓ Ｅ ｐｉ ｔｏ ｉ ｌｔ ｔ ｅｅｒ ｉ ｒｃｓ． ｈ ｒ ｗ ｒ ｎ —ｅａ ｉａｏ ｓｏｏｃｒ ｅ ｈ ｔ ｅ ｉ ｃ ｃ ｍ ｅ ｈ ａｎ ｉ ｔ
三维斜交角联锁机织物的设计与试织
三维斜交角联锁机织物的设计与试织马芹;秦焕焕【摘要】介绍了三维斜交角联锁机织物的应用,对三维斜交角联锁机织物的结构进行了分析,介绍了多重纬斜交角联锁机织物的结构设计方法,设计了三重纬、四重纬的角联锁结构组织,并分别画出了上机图.根据组织的结构特点和织物用途,设计了两种汽车安全带织物的基本规格参数,在小样织机上织出了产品小样,验证了三重纬、四重纬斜交角联锁组织机织物在常规织机上进行织造及用于安全带织物的可行性.最后,对角联锁机织物在织造时出现的问题进行分析,提出了适当的解决办法.【期刊名称】《河南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(030)004【总页数】6页(P1-5,21)【关键词】涤纶长丝;多重纬斜交角联锁织物;安全带;试织【作者】马芹;秦焕焕【作者单位】河南工程学院纺织学院,河南郑州450007;河南工程学院纺织学院,河南郑州450007【正文语种】中文【中图分类】TS151近年来，人们对纺织品的研究不断深入，从过去对二维结构织物的研究到如今对三维结构织物的研究.与二维纺织复合材料相比，三维纺织复合材料具有较高的模量和强度及很好的力学性能，有着广阔的应用前景和发展潜力[1].三维机织物的结构有很多种，按照织物的结构特征与织造方法可以分为三大类：平板状三维机织物、实柱状三维机织物和空芯状三维机织物.其中，平板状三维机织物的应用最多，也最容易生产，可以在普通的织机上生产.平板状三维机织物的种类有多种，根据其结构特征可分为三类：三维正交机织物、三维斜交角联锁机织物和三维多层接结机织物[2].1 三维斜交角联锁机织物的应用设计产业用三维机织物的应用体现在很多方面，对于角联锁机织物而言，因为其经纱的屈曲比较大，织物的伸缩性和能量吸收性能均比较好，可以满足一些绳、带织物的需求，例如蹦极跳伞运动的安全绳和各种安全带等.1.1 产品类型设计目前，市场上汽车安全带常用的织物为斜纹或缎纹等二维织物.普通二维织物虽然织制比较简单，但织物厚度的增加受到了限制.本研究利用三维组织结构设计了一种汽车安全带织物.在汽车事故中，安全带在力的作用下会产生拉伸，这种拉伸会使安全带变形.如果织带的拉伸弹性过大，会使织带的伸长过大，织带在恢复过程中会产生反弹，这种情况下织带会对乘客造成一定的伤害.因此，安全带在织造时要考虑到织带的伸长性.角联锁组织形成的织物具有一定的拉伸变形能力，在产生形变后不会立刻恢复，可吸收并储存弹性势能，在一定程度上满足了安全带在弹性和安全方面的需求.1.2 原料选择工业用涤纶长丝具有良好的力学性能和稳定性，是许多产业用纺织品的良好材料.如今市场上工业用涤纶长丝有很多种，主要包括高强型涤纶长丝、低收缩型涤纶长丝、高模低收缩型涤纶长丝等.高强型工业用涤纶长丝具有很高的强度、模量和较低的延伸率，可满足安全带强度高、模量大、伸长小、耐磨等要求，故市场上安全带的原料以高强型工业用涤纶长丝为主.2 三维斜交角联锁机织物的设计图1 多重纬角联锁织物结构(经向截面)Fig.1 Structure diagram of multiple weft angle-interlocking fabric (warp-wise section)2.1 三维斜交角联锁结构的特征斜交角联锁根据其结构特点可以分为多重经角联锁与多重纬角联锁两种结构形式. 多重纬角联锁的结构特点是纬纱在织物厚度方向重叠，经纱沿织物水平方向与多重纬纱进行交织，并且此时的经纱有一定的倾斜角度，如图1所示.纬纱在织造时很容易重叠，可以在传统的织机上生产织造，所以在实际生产中多重纬角联锁应用较多.本研究主要探讨多重纬角联锁机织物组织的结构及设计方法.2.2 多重纬斜交角联锁机织物的结构设计多重纬角联锁机织物的结构有二重纬、三重纬、四重纬、五重纬等，当经、纬纱直径一定时，织物的厚度取决于形成角联锁的经纱循环数与纬纱的重叠层数.多重纬角联锁机织物在进行织制时，要满足经纱在交织时其两层经纱之间形成的交叉口中只有一根纬纱存在交织的条件，那么角联锁组织循环经纱数Rj、组织循环纬纱数Rw与织入的重纬数n之间满足：Rj=n+1，(1)Rw=n×Rj .(2)当角联锁机织物的经、纬纱直径相同时，角联锁机织物理论上的厚度τ=(2n+1)×d，d为经、纬纱直径.织物的厚度与纬纱的重叠层数有关，当重纬数增加时，织物厚度也随之增加.2.3 组织设计在斜交角联锁机织物的设计和加工过程中，层数较少的角联锁机织物的组织图可以直接根据结构图画出，也可以从使用由一根经纱的交织规律所得到的分式表达式中获得.但当织物层数较多时，根据结构图设计出组织图就很麻烦，这时就要获得各根经纱分式表达式，从而画出组织图.2.3.1 组织设计方法多重纬三维机织物的表面组织对织物的外观有明显影响，且表面组织不同织物的密度也有差异，会使织物的强力产生差异.因此，设计时要根据织物的用途加以考虑. 图2 重纬数为3、4时角联锁组织的径向截面Fig.2 Warp-wise section diagram of angle-interlocking weave with 3 and 4 backed weft重纬数为3、4时角联锁组织的径向截面见图2.对图2中重纬数为3、4时角联锁组织径向截面结构图进行分析和研究，总结出每根经、纬纱参数之间的关系:Rj=n+1，(3)Rw=n×Rj=n×(n+1)，(4)s=n，(5)f=2n-1，(6)式中：Rj为经组织循环数； Rw为纬组织循环数；s为织物组织飞数； f为最长浮长线.因为可以选择不同的表层组织来设计角联锁机织物组织，故在本次设计中表层组织选择简单的斜纹组织.本研究设计了三重纬、四重纬两种实口结构的角联锁组织，根据其结构图及经、纬纱的循环规律得出织物组织规律.2.3.2 三重纬角联锁组织图3 三重纬角联锁机织物结构Fig.3 Fabric structure diagram of angle-interlocking weave with 3 backed weft当n=3时，三重纬角联锁机织物结构如图3所示.对织物结构图进行分析，参考经、纬纱循环规律可得Rj=4，Rw=12，s=3， f=5.通过n重纬数实口角联锁机织物组织表达分式得到第一根经纱的交织规律为由飞数得出各根经纱的交织规律，得出的织物组织图及上机图如图4所示.2.3.3 四重纬角联锁组织当n=4时，四重纬角联锁机织物结构如图5所示.对织物结构图进行分析并参考经纬纱循环规律可得Rj=5，Rw=20，s=4， f=7.图4 三重纬角联锁机织物上机图Fig.4 Looming drafting of angle-interlocking fabric with 3 backed weft图5 四重纬角联锁机织物的结构Fig.5 Fabric structure diagram of angle-interlocking weave with 4 backed weft通过n重纬数实口角联锁机织物组织表达分式得到第一根经纱的交织规律为由飞数得出各根经纱的交织规律[3-4]，得出的织物组织图及上机图如图6所示.图6 四重纬角联锁机织物上机图Fig.6 Looming drafting of angle-interlocking fabric with 4 backed weft2.4 织物规格设计2.4.1 纱线规格设计在本设计中，安全带产品的经纬纱采用高强型涤纶长丝.由于安全带在使用过程中要承受较大的冲击力，所以安全带的织带要有较高的断裂强力.国际上通用的安全带的标准断裂强度为2 270 kg[5].安全带选用的涤纶纤维长丝，其单纤维细度为0.56～2.20 tex(5～20 D)，纱线的断裂强度为0.009～0.010 N/tex(8.5～9.0g/D)[6].传统的二维安全带织物的经纬纱线细度为111 tex(1 000 D)左右，以此作为参考来设计三维安全带织物.为了使不同重纬数的安全带织物厚度尽量相同，重纬数不同，纱线粗细的选择也不同.本研究设计了不同重纬数安全带织物的纱线规格，具体见表1.表1 纱线规格参数Tab.1 Specification parameters of the yarns组织经纱细度/tex(D)纬纱细度/tex(D)三重纬角联锁100(900)100(900)四重纬角联锁89(800)89(800)2.4.2 经纬向密度设计由于设计的三维织物的表层组织为斜纹，故根据二维织物的设计方法计算出表层组织的经纬向密度，再计算三维织物的密度.对于斜纹组织，经向紧度为60%～110%，纬向紧度为40%～60%.考虑到安全带织物要求紧密坚牢，故选取经向紧度为90%、纬向紧度为55%，得织物密度式中：Kd为纱线直径系数(Kd=0.035)；Nt为纱线特数；E为织物紧度.当Nt=100 tex时，经纱密度Pj=257.14根/10 cm修正为257根/10 cm，纬纱密度Pw=157.14根/10 cm修正为157根/10 cm；当Nt=89 tex时，经纱密度Pj=275.56根/10 cm修正为276根/10 cm，纬纱密度Pw=167.17根/10 cm修正为167根/10 cm.三维角联锁机织物只有一个系统的经纱，织物的经纱密度可看作与二维织物的经纱密度近似，而三维角联锁机织物的多重纬纱是相互重叠的，重纬数不同，纬纱密度也不同，可根据来计算三维角联锁机织物的纬纱密度.织物的规格参数如表2所示. 表2 织物规格参数Tab.2 Specification parameters of the fabrics织物组织纬纱层数经、纬纱特数/tex(D)经纱密度/[根·(10 cm)-1]纬纱密度/[根·(10 cm)-1]三重纬角联锁3100(900)257471四重纬角联锁489(800)2766682.4.3 长度设计一般的汽车安全带长度为2.8～3.5 m，因为汽车类型不同，则安全带的使用方式不同，所以安全带的长度也不相同.在本设计中，考虑到市场上常用的汽车安全带长度，设计安全带的成品长度为3.2 m.2.4.4 宽度设计市场上生产的汽车安全带样品的宽度一般为47.5～48.5 mm，国家规定织带宽度要符合一定的要求，安全带的织带与使用者身体接触部分的宽度不能低于46 mm.因为在冲击力较大的情况下，织带作用在乘客身上的压强非常大，如果宽度太小，事故后织带的压强过大也会对乘客造成一定的伤害.由于该宽度是安全带在经受了一定的拉伸作用力下所测得的，故安全带的成品宽度可稍微大一些，可取约47.5 mm，但也不能太宽，否则不利于生产.本设计选择的安全带织造宽度约为50 mm[6].3 织物小样上机试织3.1 小样试织设计小样试织在河南工程学院纺织学院纺织实训中心的Y200S型半自动电子小样织机上进行，根据涤纶长丝的特点进行了纱线选择、浆纱、整经、穿结经等工序.前文中设计了两种斜交角联锁组织，由此试织了两种织物小样.受小样织机织造能力的限制，小样尺寸只有50 mm×15 mm.考虑到本次设计的织物层数较多，当织物厚度较大时，在织造过程中涤纶长丝会产生磨损.又因为本设计每个筘齿的穿入数选为2，为了防止织造时纱线过多磨损，又受实验室备用钢筘的限制，筘号选择时适当调整了一下，当纱线特数为100 tex时，筘号选择60，当纱线特数为83 tex时，筘号选择65.小样织机手动打纬，打纬力不足，打不紧纬纱，使织物密度与设计密度有误差.织物小样的规格参数见表3.表3 织物小样规格参数Tab.3 Specification parameters of the sample fabrics织物组织纬纱层数经纬纱特数/tex(D)经纱密度/[根·(10 cm)-1]纬纱密度/ [根·(10 cm)-1]三重纬角联锁3100(900)248410四重纬角联锁489(800)2696203.2 试织过程中存在的问题在试织过程中，对织物织造影响较大的一个因素就是经纱张力不匀.为了使经纱间张力较为均匀，在织造前应认真地对经纱进行梳理、调整，在织造时适当提高后梁高度.其次，在织造过程中，经纱张力太小会引起开口不清等问题，使织造不能顺利进行，但是经纱张力过大也会造成个别经纱断头，影响织造进行，故应适当增加经纱张力.另外，因为角联锁机织物的经纱密度较大，而且存在纬纱重叠的问题，会出现纬纱打不紧的现象，需要使用较大的打纬力.同时，手动打纬的打纬力量不均匀造成试织小样纬纱密度不匀、表面不够平整.织物小样如图7和图8所示.图7 三重纬角联锁机织物小样Fig.7 Photo of angle-interlocking sample fabric with 3 backed weft图8 四重纬角联锁机织物小样Fig.8 Photo of angle-interlocking sample fabric with 4 backed weft4 结语本研究对三维斜交角联锁机织物的结构进行了分析，角联锁机织物组织结构的经纱屈曲比较大，并且织物的厚度越大，即重纬数越多，经纱的屈曲越大，这一结构特点使得织物的柔软度和层间抗剪切性得到了提升.另外，多重纬角联锁机织物的纬纱处于经纱形成的一定角度的交叉口中，相邻经纱以四边形的空间形态将纬纱包围，这种结构特点使织物强度高且有一定的变形能力，适合用于安全带产品.通过分析研究，发现了三维斜交角联锁机织物结构经纬纱之间的交织规律，得出了斜交角联锁机织物重纬数、经纱循环数、纬纱循环数等参数之间的关系表达式.根据机织物组织的结构特点和用途，设计了两种汽车安全带织物的基本规格参数，在小样织机上织出了产品小样，验证了三重纬、四重纬斜交角联锁组织机织物在常规织机上进行织造及用于安全带织物的可行性.【相关文献】[1] 刘淑萍,刘让同. 三维织物结构设计[J].纺织科技进展,2006(6):42-46,48.[2] 许璀莹,顾冬娟,张玲妹，等.实口结构重纬角联锁织物组织图计算机辅助绘制[J].丝绸,2010(8):45-46.[3] 余雪满,沈兰萍.角联锁织物的拉伸性能分析[J].纺织科技进展,2007(6):60-62.[4] 聂建斌,卢士艳.角联锁织物的组织设计[J].纺织学报,2006(3):90-91.[5] 王国和.产业用织物——汽车安全带的研究与开发[J].丝绸,2004(1):36-40.[6] 晏雄.产业用纺织品[M].2版.上海:东华大学出版社,2012:12.。
角联锁结构三维织物的设计
１＝９。
２ １２ ．．
上 机 图 设 计
衬 垫 纱 应 该 在 上 层 纬 纱 下 面 ， 层 纬 纱 的 上 下 面 。 如 第 一 根 衬 垫 纱 在 １ ６ １ 、６ ２ 、６等 纬 纱 、 、１ １ 、 １ ２
的下 面 ， 在 其 他 纬 纱 的上 面 ； 二 根 衬 垫 纱 在 而 第
１４、 、 、ｌ ｌ 、 ６ ９ １ 、 ６等 纬 纱 的下 面 ， 在 其 他 纬 纱 的 而
图 ２ 五 层 空 口角 联 锁 组 织 结 构 与 上 机 图
上 面 ； 他依 次类 推 。 由此 作 出 的 上 机 图如 图 ４ 其
所示。
１２ ３ ．．
组 织 拓 展
穿综 时采 用分 区穿 法 。将 衬垫 纱按顺 穿 方式 穿 入 前 ４页综 框 ， 而将 交 织 频 率 稍 低 的接 结 经 纱 穿 入后 ６页综框 ， 需 １ 共 ０页综框 。 穿 筘时 ， 虑 到织 物 的厚 度 和 衬 经 纱 的 衬 垫 考
３ ０
２ ５
３ 五 层 角 联 锁 织 物 上 机 要 点
贯 穿 角 联 锁 结 构 的 三 维 组 织 ， 于 联 锁 的 方 由
式 不 同 ， 组织上 机 不 同 ， 其 特别 对 于带衬 垫纱 的联 锁 织物 ， 织造要 点 也不 同 。 其
３ １ 纱 线 选 择 ．
图 ４ 带 衬 垫 纱 的 五 层 正 则 角 联 锁 组 织 结 构 与 上 机 图
由 于 贯 穿 角 联 锁 织 物 需 有 一 定 的 厚 度 ， 选 故 择 较 粗 的 纱 线 。 如 果 选 用 较 细 的 纱 线 ， 织 物 厚 则
度 、 性 与外 观均 受 到影 响 。 弹 ３ ２ 筘 号 与 每 筘 穿 入 数 的 选 择 ．
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物靶体实 弹侵彻后 的变形与破坏 ， 而揭示三维角链锁机织物 的能量吸收机理 。 从
关 键 词 三维 角链 锁 机 织 物 ； 弹道 侵彻 ； 量 吸 收机 理 能
１ 引 言
高性 能纤 维 （ 如 对 位 芳 族 聚 酰 胺 纤 维 、 高 例 超 分子 量 聚 乙烯 纤 维等 ） 用 于 弹道 冲击 防护 的主 要 应 途径 是形 成有 效稳 定 的织物 结构 。织 物结 构 种类 繁
多 ， 组织 形式 分 有二 维 和三维 织造 结构 。 从
ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｕｉ ｇｂ ｌｓ ｃ ｍ ａ ｔ ｔｅｓ ｉｅ ｎ ｅｉｕ ｅ ｃ ｉ ｆ ｈ ｒｊｃ ｌ ｗ ｒ ｍ ａｕ ｅ ｙｔ ｏ ａ ｆ ｅ ｓ ｅｏ ｆ ｍａ ｃ ．Ｄ ｒ ａ ｉ ｉ ｉ ｐ ｃ ， ｈ ｒ ｄｒｓ ａ ｖｌ ｉｅ ｏ ｅｐ ｏ ｔ ｅ ｅｅ ｅ ｓ ｒ ｂ ｉ ｏ ｄ ｎ ｌ ｔ ｔｋ ａ ｄｌ ｏ ｔｓ ｔ ｅ ｉ ｄ ｗ ｐ ｒ Ｌ ｓ
ＨＯＵ ｎｇ ｉ ｇ‘ ＺＨＡＯ Ｙａ ｑ ｎ ｎ ｅ ｉ ， ｈ ｎｈｉ ２ １２ ） １Ｔ ｘｉ ｏｅｅ Ｄ ｎｈ ａＵ ｉ ｒ ｔ Ｓ ａｇ ａ， ０ ６ ０ ｌ ｌ ｖ ｓｙ （ ． ｅ ｉｇＨ ｉｉ ｃ ｎｉｃａ ｄＴ ｃｎｌｇ ａ Ｉｆｒ ｔｎＲ ｓａｃ ｓｔｔ， ｅ ｉｇ １０ ７ ） ２ Ｂ ｉｎ ａ ｎ Ｓ ｉ ｔ ｎ ｅｈ ｏ ｉ ｌ ｎ ｍａ ｏ ｅｅｒｈＩ ｔｕｅ Ｂ ｒｎ ， ００ ４ ｊ ｙｇ ｅ ｆ ｉ ｏｃ ｏ ｉ ｎｉ Ａ Ｓ Ｒ Ｃ Ｏ ｅｓ ｕ ｔ ｅｏ ３Ｄ ａｇ — ｔｒ ｃ ｏｅ ａｒ ３ Ａ Ｂ ＴＡ Ｔ ｎ ｔ ｃ ｒ ｆ － ｎｌ ｉ ｅｌ ｋｗ ｖｎｆｂｉ ｒ ｕ ｅｎ ｏ ｃ（ Ｄ ＷＦ ）ｗ ｓｃｏｅ ｏｓ ｄ ｔ ｂｌｓ ｃｐｎ ￣ ｔ ｎ ａ ｈｓｎｔ ｔ ｙｉ ａ ｉｉ ｅｅ ａ ｏ ｕ ｓ ｌ ｔ ｉ
第 ２期
２１ ０ ０年 ６月
纤
维
复
合
材
料
Ｎｏ ２ ． ２ ５
ＦＩ ＢＥＲ Ｃｏ Ｍ Ｐｏ ＳＩ ＴＥＳ
Ｊ ｎ．，０ ０ ｕ ２ １
三 维 角 链 锁 机 织 物 弹 道 侵 彻 性 能 实 验 研 究
侯仰青 赵 莉 ，
（． １ 东华大学 纺织 学院 ， 上海 ２ １２ ）（ ． ０ ６ ０ ２ 北京海鹰 科技情报研究所 ， 北京 １０ ７ ） ００ ４
Ｅｘ ｒ ｍ ｅ ａ ｕｄ ｆ ｔ ｌｉｔｃ Ｐｅ ｔ ａ ｉ ｎ ｒ ｏ ｍ ａ ｅ ｐｅ ｉ ｎｔ ｌＳｔ ｙ ｏ ｈｅ Ｂａ ｌ ｉ ｎｅ ｒ ｔｏ Ｐｅ ｆ ｒ ｎｃ ｓ ０ Ｄ ｇ ｅ Ｉ ｅ ｌ ｃ ｏ ｅ ｂ ｉ ｆ３－ Ａｎ ｌ ｎｔ ｒ ｏ ｋ Ｗ ｖ ｎ Ｆａ ｒ ｃ
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径 考察 织 物 层 数 和 缝 编 方 式 对 弹 道 侵 彻 性 质 的 影 响 ， 冰芳 等 ¨ 不 同形状 弹体 测 试 叠层 织 物 弹道 顾 用 冲击性 质 ， 观测 纤 维受 冲击 时 的表 观 破 坏 形态 和微 观损 伤 机 理 ； 析 模 型 方 法 自 Ｖ ｎｏ 分 ｉｓｎ等¨ 基 于 织
ｉ ｈ ｗ ｉｅ ｆ ｈ ｈ ｏ ｉ ｇｌ ｎ ．Ｔ ｅｂ ｌ ｓｉ ｐ ｎ ｔａｉｎ ｉｄ ｘ ｓ ｒ ａ ｃ ｌｔｄ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｅｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｅ ｕ ｔ ， ｎ ｔ ｅ ｔ ｏ ｓｄ ｓｏ ｅ ｓ ｏ ｔ ａ ｅ ｈ ａｌ ｔ ｅ ｅ ｒｔ ｎ ｅ ｅ ｅ ｃ ｌｕ ａ ｅ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｘ ｅ ｔ ｎ ｉ ｃ ｏ ｗｅ ｏｈ ｉ ｎａ ｒｓｌ ｌ ｓ
物静态 锥壳 变形 模 型计算 织 物应 变与 弹道 冲击 速度
摘 要 选 用 一 种 三 维 角链 锁 组 织 结 构 进 行 实 弹 侵 彻 测 试 ， 究 三 维 角 链 锁 机 织 物 的 弹 道 侵 彻 性 能 。 实 弹 测 试 研
时， 由靶道 两侧 两对发光二极管测试 弹体入 射速度与剩余 速度 ， 并结 合 弹体 和织 物靶体 几何结 构参数 计算 三维角
ｃ ｍ ｉｉ ｅｐ ａ ｅｅｓ ｆ ｈ ｒ ｅ ｔｅａ ｄ３ Ａ ｏ ｂｎｎ ｔ ａ ｍ ｔｒ ｏ ｅｐｏ ｃ ｌ ｎ Ｄ ＷＦ Ｓ ｓ ａ ｉ ｉ ｐ ｎ ｔ ｔ ｎｐ ｏ ｅｔ ｓ ａ ｅｐｅ ｉ ｅ ． ｈ ｅ ｒ ・ ｇｈ ｒ ｔ ｊ ｉ ， Ｏｉ ｌ ｓ ｃ ｅ ｅｒ ｉ ｒｐ ｒ ｅ ｎｂ ｒｄｃ ｄ Ｔ ｅ ｆ ｍ ｔｂ ｌｔ ａｏ ｉ ｃ ｔ ｄ ｏ