2.5D机织物作为纺织结构复合材料的预制件,因具有比强度高、比模量大、可设计性好、易于实现等优点,已受到越来越广泛的关注。随着对纺织结构复合材料各项研究的深入,2.5D机织物的结构设计和织造工艺成为焦点,其中对飞机发动机的变厚度复合材料风扇叶片的研究正在开展开来,因此,在制备2.5D机织物时,如何按照要求控制好厚度是一个工程难题。另外,目前2.5D机织物的经验理论模型过于简化,通过实际制备的机织物进行几何结构特征的观察和分析,将会对建立准确的几何模型有着重要的参考和指导作用。本论文首先在普通剑杆织机上设计与制备几种不同结构的2.5D机织物,然后进行下机分析。但发现织造工艺和织造效果还有待改进,因此引进四综眼四剑杆织机进行同样的几种不同结构的织造和下机分析。以此为基础,比较在同一织机上所织的不同组织结构样品中纱线的分布和截面差异,以及在不同织机上所织的相同组织结构样品中纱线的分布和截面差异。通过这些比较所得的实验结论将为厚度连续变化的2.5D机织物的织造提供参考和指导。针对上述研究内容,本论文具体展开了以下两方面的研究:(一)2.5D机织物在普通剑杆织机上的织造与下机分析根据普通剑杆织机的特点,以2.5D机织物为基础,进行结构设计、机构改进、工艺设计和上机织造,完成了2.5d机织物的设计和制备,得到外观良好的平板状机织物,下机后进行织物经纬密度和厚度测试。在结构分析时先用火棉胶将织物进行固化,再进行织物切片实验,用电子显微镜进行截面图像采集,结合图像处理观察真实结构中纱线纵向形态和截面形状,发现它们与相关经验理论假设的不同之处。在织造过程中的主要问题是开口不清和卷布辊卷取问题,这是由于经纱密度太大易出现开口不清,总经根数太多和经纱张力太大易造成卷布辊卷不动现象,通过工艺改进和调试得到合理可行的织造工艺。在下机分析时发现组织结构上处在同一截面上的纬纱实际上并不处在同一截面上,而是处于倾斜状态,经分析认为是织机的钢筘打纬时处于倾斜状态所致。由织造过程和下机分析知,用普通剑杆织机织造2.5d机织物时存在诸多问题和不足。(二)2.5d机织物在四综眼四剑杆织机上的织造与下机分析针对在普通剑杆织机上的织造和下机分析时存在的问题,为得到更合理的织造工艺和几何结构,引进了一台四综眼四剑杆织机。根据四综眼四剑杆织机的特点,进行了组织设计、工艺设计和上机织造,完成了2.5d机织物的设计和制备,得到外观良好的平板状机织物。该织机在织造时有多个梭口,有效减小了经纱在织造形成梭口过程中的摩擦力,这样在开口后的每层经纱密度减小,可有效解决开口不清问题;另外由于四综眼四剑杆织机织造的织物幅宽小,因此其织造时的总经根数也比普通剑杆织机要小的多,可有效解决卷布辊问题。下机后进行织物经纬密度和厚度测试,并同样进行了织物切片实验,再结合截面图像观察真实结构中纱线纵向形态和截面形状,发现它们的主要特点,同时发现与普通剑杆织机上的几何结构也有差异。用四综眼四剑杆织机进行织造时发现基本解决了在普通剑杆织机上织造产生的问题和不足,但在织物切片实验时发现织机卷取效果并不理想,在织造时也出现织机卷取没有按照设置的参数来进行卷取,因此四综眼四剑杆织机的卷取机构仍然需要改进。综上所述,本论文先后介绍了在二种织机上织造了多种2.5D机织物结构,并进行了织物经纬纱密度、厚度测试以及织物几何结构分析,探索了适宜的织机机构、织造工艺和织造过程,得到了合理可行的2.5D机织物织造工艺和技术。通过结论表明本课题的2.5D机织物的结构设计是合理的,织造工艺和织造过程是可行的,为采用高性能纤维进行织造提供了参考和指导作用。