一種正交非織造三維矩形織物滲透率的確定方法

2023-05-28 04:21:51

專利名稱：一種正交非織造三維矩形織物滲透率的確定方法
技術領域：
本發明屬於複合材料領域，具體涉及一種正交非織造三維矩形織物滲透率的確定方法。
背景技術：
先進複合材料增強體的重要結構形式是三維立體結構，而正交非織造三維織物是其中重要的一種。正交非織造三維織物由於在空間中X，Y, Z三向的紗線垂直排列，且纖維保持平直，不出現「波浪」，因而整體力學性能良好，這種織物在承力構件領域獲得了廣泛應用。滲透率是反映織物滲透性能的重要指標，是確定後續液態成型工藝參數的關鍵。目前，研究人員主要集中在對二維織物的滲透率表徵，以正交非織造織物為代表的三維結構，由於第三向纖維的引入，增加的組織結構的複雜程度，尚有效的滲透率評估方法，只能採用單向流動法、徑向流動法等繁瑣的實驗才能獲取，但是由於材料本身的非均質性及流動速率的差異，相同實驗條件下的結果往往因人而異，需要進行大量的實驗以表徵待選增強材料的範圍，不僅耗費大量的人力和物力，而且周期較長。例如，在發明專利「一種纖維織物面外滲透率的測試方法中」(申請號200510016231.2)中，將織物放在專門的模具當中，通過注射液體，採集流動前沿的擴展圖像，按照達西定律在多孔介質中的流動規律求取面外滲透率；在發明專利「纖維鋪層面內及厚度方向滲透率測試裝置與飽和滲透率測試方法」(申請號200710099160.6)中，在氣壓的作用下將低粘度的液體注入到測試模具中，使其在纖維鋪層中流動，同時使用秒表和量筒記錄不同液體進口壓力下液體的流速，計算得到織物飽和滲透率；在發明專利「纖維織物面外滲透率的測試方法及測試模具中」(申請號201010165251. 7)中開發了專門的注射模具，該模具由模具面板及儲存箱構成，模具面板固接在儲存箱的上方形成密閉容腔，儲存箱設有與外部注射系統相連的管道。以上專利的特點在於，都開發了一套複雜的注射模具，通過圖像等其他方法測得液體流經織物的速率，由達西定律獲取滲透率。但是流動觀測試驗受限於人為因素的幹擾，難以獲得穩定的實驗結果，操作過程不僅複雜，而且費時費力，且需要專門制樣。

發明內容
要解決的技術問題為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種正交非織造三維矩形織物滲透率的確定方法，克服現有流動觀測實驗法測試滲透率的不足，可快速、方便、準確的獲取該織物的滲透率。技術方案一種正交非織造三維矩形織物滲透率的確定方法，其特徵在於步驟如下步驟I :將織物採用定型劑定型後，沿紗線軸向切斷面，採用IPP圖像分析軟體獲得單胞及其紗線的尺寸參數；然後採用Gebart公式計算纖維束的縱向滲透率與橫向滲透率:步驟2 :單胞內束間隙按體積均分為兩份，並將每一份分別沿著Χ、γ、ζ主軸方向等效為圓柱管道；所述等效圓柱管道時遵循①體積保持不變②沿主軸方向圓柱管道的端面從單胞邊界延伸至與紗線相切；然後以公式A q =·計算等效滲透率，其中D為管道直徑，兩份等效圓柱管道的管道直徑採用如下公式計算
權利要求
1.一種正交非織造三維矩形織物滲透率的確定方法，其特徵在於步驟如下 步驟I:將織物採用定型劑定型後，沿紗線軸向切斷面，採用IPP圖像分析軟體獲得單胞及其紗線的尺寸參數；然後採用Gebart公式計算纖維束的縱向滲透率與橫向滲透率步驟2 :單胞內束間隙按體積均分為兩份，並將每一份分別沿著X、Y、Z主軸方向等效為圓柱管道；所述等效圓柱管道時遵循①體積保持不變②沿主軸方向圓柱管道的端面從單胞邊界延伸至與紗線相切； 然後以公式計算等效滲透率，其中D為管道直徑，兩份等效圓柱管道的管道直
全文摘要
本發明涉及一種正交非織造三維矩形織物滲透率的確定方法，技術特徵在於首先將該種織物進行切片觀察，獲得單胞及其紗線的結構參數，計算紗線和束間隙的等效滲透率；然後分別按照X、Y、Z主軸方向根據紗線間的公切面將單胞劃分為4個平行主軸方向的子區域，該子區域為均勻多孔介質；再按照「串聯」混合定律分別計算子區域主軸方向的等效滲透率；最終按照「並聯」混合定律分別計算單胞主軸方向的滲透率，即為該種織物的滲透率。該方法無需進行流動測試，不需要開發專門的模具，只需獲得織物簡單的物性參數，就可快速求取滲透率。克服了現有方法測試效率低、制樣複雜等缺點。
文檔編號G01N15/08GK102937561SQ20121039613
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月17日 優先權日2012年10月17日
發明者蔣建軍, 方良超, 鄧超, 史景文, 王俊彪 申請人:西北工業大學