Lo sviluppo e l'applicazione di materiali compositi tessili 2.5D

Struttura tessile Materiali compositi si riferiscono ai materiali compositi che utilizzano metodi di elaborazione tessile per trasformare le fibre monodimensionali (o i filati) in gruppi di fibre bidimensionali o tridimensionali (comunemente noti come tessuti nel campo tessile) e usarle come rinforzo struttura. Classificati da una prospettiva della struttura aerea, i materiali compositi tessili possono essere divisi in due categorie principali: materiali compositi tessili bidimensionali e materiali compositi tessili tridimensionali.

Nelle prime fasi dello sviluppo di materiali compositi tessili, la tecnologia e le attrezzature di tessitura tessile relativamente arretrate, combinate con le prestazioni superiori rispetto ad altri materiali compositi, ha portato alla diffusa applicazione di materiali compositi tessili bidimensionali in vari campi. Tuttavia, i difetti naturali dei materiali compositi tessili bidimensionali limitano la loro applicazione in aree chiave. I motivi principali sono duplici:

Le preformi di materiale composito tessile bidimensionale sono generalmente campioni quadrati, che non possono essere trasformati direttamente in tessuti a forma di tubo in base ai requisiti di utilizzo effettivi. Pertanto, l'uso effettivo richiede il taglio del materiale, la stratificazione, ecc. Inoltre, la direzione dello spessore viene preparata premendo un singolo strato di tessuto in fibra attraverso il processo di laminazione, la maggior parte delle quali sono operazioni manuali. Il processo è complicato, ad alta intensità di lavoro, ha condizioni di lavoro scadenti, costi elevati e prezzi costosi.

I materiali compositi tessili bidimensionali in genere presentano basse prestazioni nella direzione dello spessore, come rigidità, resistenza e resistenza alla fatica, rendendo difficile resistere a uno stress da taglio più elevato. Ciò non può soddisfare i requisiti di prestazione meccanica delle parti più spesse nella direzione dello spessore e ha scarse prestazioni di impatto.

Questi due motivi principali limitano l'applicazione effettiva di materiali compositi tessili bidimensionali. Il principale difetto della resistenza insufficiente nella direzione dello spessore ne limita l'uso nelle parti chiave ed è generalmente utilizzato nelle parti ausiliarie. Per ridurre i costi di produzione, affrontando i difetti naturali dei materiali compositi tessili bidimensionali in termini di resistenza nella direzione dello spessore, i materiali compositi rinforzati a struttura tridimensionale hanno iniziato a entrare in vista delle persone dagli anni '60.

La differenza più significativa rispetto ai materiali compositi laminati bidimensionali è che i materiali compositi tessili tridimensionali sono tessuti in un unico pezzo e non esiste più il concetto di intersago. Le fibre di rinforzo sono continue non solo all'interno dello strato ma anche tra gli strati, migliorando significativamente la resistenza e la tolleranza al danno nella direzione dello spessore e fornendo la possibilità per la formazione generale di grandi strutture.

Come tipo di tessuto tridimensionale, i materiali compositi rinforzati con struttura tessile 2.5D hanno un'elevata integrità strutturale, alta resistenza, elevata rigidità specifica, resistenza alla corrosione, resistenza alla fatica e designabilità eccellente. Rispetto ai materiali compositi tessili tridimensionali convenzionali, evita il complesso processo di formazione dei materiali compositi tessili tridimensionali, può effettivamente ridurre i costi di produzione e abbreviare il ciclo di produzione, ha un'eccellente prestazione di formazione del tessuto, è facile da progettare e intrecciare la struttura complessa parti e realizza l'industrializzazione. Può meglio incontrare l'uso diffuso nei campi aerospaziali, militari e civili.