三维（3D）编织 展示纺织几维空间
时间：2015-01-30 22:25:44
4月20日~21日，第三届三维织物及其应用国际学术会议在武汉纺织大学举行。来自英国、美国、德国、日本、瑞典、加拿大、澳大利亚、比利时、叙利亚、土耳其、印度、中国香港等13个国家和地区的30余名专家齐聚一堂，深入探讨三维织物的研究现状及其应用前景。
与会人员有来自英国曼彻斯特大学、瑞典皇家理工学院、澳大利亚迪肯大学等国际知名学府的首席科学家，也有来自瑞典哥德堡Biteam AB公司、美国波音公司等大型跨国企业的高级工程师和科研顾问，他们均属于当今三维织物研究领域的国际权威专家。
从刊登的学术报告摘要中可以看出,三维纺织复合材料是一种高级的新型材料，由于其独特的轻薄性、弹性、强力和韧性，虽然目前还没有大规模生产，仅仅运用在一些尖端或极端的领域，但是这种材料今后将在航天、军事、医学等领域被广泛应用。
以下是专家们的主要观点，以便更多纺织工程技术人员更广泛地了解当前国际上发达国家纺织科技的相关信息，从而对发展我国产业用纺织品有所帮助。
Niall Finn
为节约石油资源，混合电器车辆的研发越来越重要。当保持或提高碰撞性能时，复合材料的使用可减轻汽车体重。三维无缝针织的应用也提供了更大的灵活性和更简单的制造工艺等好处，以取代现有的带有针织复合材料的钢座位框架。一项研究表明当车重降低60%时，强度和耐久性目标都能实现。
Stepan Lomov
本篇论文介绍了对三维编织的正交碳/环氧复合材料内部结构全面研究和机械性能的结果，并调查了下列参数及现象:
内部程序:加固的几何结构，纱线的形状，波浪形，断面的尺寸和形状，纱线内的纤维体积分数
-复合材料的刚度和强度
--non-Hookean效应(碳纤维的硬度）
-拉伸加载时试样表面上的应变分布
声发射监测的起始损伤与发展
在各个不同的阶段用x射线、光学显微镜研究的裂纹结构
应力--应力疲劳，S-N曲线，破坏性发展。
该结果是以纺织碳/环氧复合材料的性质与不同加固体系结构的比较给出的。
Subhash Anand
老龄化人口的生活质量是医疗保健研究的关键问题。在过去的几年里，人们越来越关注绷带的性能，尤其是用于下肢静脉溃疡治疗的绷带压力分布特性。这是因为加压治疗是一个复杂系统，需要两层或多层绷带，并且每一层的性能都与其他层不同。被广泛接受的持续渐变式加压主要依靠于绷带各层的均匀压力分布，而其中纺织纤维和绷带结构起着极其重要的作用。我所介绍的三维单层绷带具有治疗下肢腿部溃疡所需的基本标准，并将取代现有四层绷带在下肢腿部溃疡治疗中的地位。
Xiaogang Chen代学生Bilal Zahid讲
复合材料由于其天然的高强力轻质量的良好性能在日常生活中被广泛地应用。纺织复合材料在工程上的应用历史已经有数十年了。真空辅助树脂浸渍技术可用来发明一种新的警用防护头盔，这种头盔中导入了纺织纤维，因此具有更好的防护性。角联锁材料具有良好的成形性，低剪切刚度和易加工性。我们利用一种新技术可将角联锁织物成功地浇铸在玻璃模型上，再经过真空包装，便可加工警用头盔外壳。性能测试仪也被改进以便新型头盔的性能鉴定。
Xueliang Xiao
三维机织物被广泛用作与多项应用相关的复合材料的加固。全厚度透气性是在制造一些复合材料部件的主要性能之一。我们提出了一种新的方法来描述一个单元细胞的这种特性，一个单元细胞被分为三个部分：与经纬纱垂直的气流量，与粘结剂平行的气流量以及明槽中的气流量。对有关这些特性的分析模型进行审核后，结果显示它们都与纤维排列、纤维半径和纤维体积分数有关。
Xuesen Zeng
三维纺织技术的进步，使得裁制的材料结构能够在不同方向上得到优化的性能。我们探讨了自动化技术来模拟三维织物几何结构和力学性能。各种各样的复杂三维织物都能被定义为用来描绘个别的纱线、横截面以及纱线路径的基函数的子函数。只要给出若干参数，三维织物几何结构就能够在TexGen（开放源码的软件包）中通过脚本自动生成。在生成几何模型后，一个自动程序紧接着会创建一个关于有限元分析的输入文件。纱线是网状的六面体和楔形元素。
Yves-Simon Gloy
在生产复合材料或弹道学的应用领域中，三维编织技术能够满足快速高效的纺织品生产的需要。在这些应用中，三维纺织品比起传统的二维纺织品有一定的优势，比如冲击性能较好。
近年来发展三维机织物一步法生产，可使不同的原则和机器配置适用于多层织物，单轴和多轴正交三维织物，三维编织三维织物，间隔织物，空心蜂窝面料，多轴循环/管状织物和混合织物。
Taher Kaddar
由于存在许多影响油管性能的恶劣环境因素，我们讨论了三维机织间隔织物复合材料在隔离油管上的应用能力。我们在论文中详尽阐述了由三维间隔织物和聚合树脂基体材料构成的最终复合材料的热学、化学和力学性能，讲述了这些织物如何及用何种织造机器来进行织造。
Kadir Bilisik
我想向大家介绍三维全编织工艺以及三维轴向编织预成型技术。根据研究，成熟的预制件通常基于一定数量的层，它的参数为结构的该多层结构的宽度，过程参数为生产过程的工艺步数。3D经编织物中，每一层都互相锁定形成一个轮廓，就好像是把三维层映射为平面，但是在该平面之外各层之间并没有内在的联系。纱线只在层与层之间发生连接使得各层可以锁定在一起。同样的，各层之间交汇处也会形成一个凹槽。在这种情况下纱线角度，长度，密度会受到平面内方向的一点影响，但是不会受到出平面方向的影响。在这种结构受到挤压时，也会影响到纱线的角度、长度、密度。
与会人员有来自英国曼彻斯特大学、瑞典皇家理工学院、澳大利亚迪肯大学等国际知名学府的首席科学家，也有来自瑞典哥德堡Biteam AB公司、美国波音公司等大型跨国企业的高级工程师和科研顾问，他们均属于当今三维织物研究领域的国际权威专家。
从刊登的学术报告摘要中可以看出,三维纺织复合材料是一种高级的新型材料，由于其独特的轻薄性、弹性、强力和韧性，虽然目前还没有大规模生产，仅仅运用在一些尖端或极端的领域，但是这种材料今后将在航天、军事、医学等领域被广泛应用。
以下是专家们的主要观点，以便更多纺织工程技术人员更广泛地了解当前国际上发达国家纺织科技的相关信息，从而对发展我国产业用纺织品有所帮助。
Niall Finn
为节约石油资源，混合电器车辆的研发越来越重要。当保持或提高碰撞性能时，复合材料的使用可减轻汽车体重。三维无缝针织的应用也提供了更大的灵活性和更简单的制造工艺等好处，以取代现有的带有针织复合材料的钢座位框架。一项研究表明当车重降低60%时，强度和耐久性目标都能实现。
Stepan Lomov
本篇论文介绍了对三维编织的正交碳/环氧复合材料内部结构全面研究和机械性能的结果，并调查了下列参数及现象:
内部程序:加固的几何结构，纱线的形状，波浪形，断面的尺寸和形状，纱线内的纤维体积分数
-复合材料的刚度和强度
--non-Hookean效应(碳纤维的硬度）
-拉伸加载时试样表面上的应变分布
声发射监测的起始损伤与发展
在各个不同的阶段用x射线、光学显微镜研究的裂纹结构
应力--应力疲劳，S-N曲线，破坏性发展。
该结果是以纺织碳/环氧复合材料的性质与不同加固体系结构的比较给出的。
Subhash Anand
老龄化人口的生活质量是医疗保健研究的关键问题。在过去的几年里，人们越来越关注绷带的性能，尤其是用于下肢静脉溃疡治疗的绷带压力分布特性。这是因为加压治疗是一个复杂系统，需要两层或多层绷带，并且每一层的性能都与其他层不同。被广泛接受的持续渐变式加压主要依靠于绷带各层的均匀压力分布，而其中纺织纤维和绷带结构起着极其重要的作用。我所介绍的三维单层绷带具有治疗下肢腿部溃疡所需的基本标准，并将取代现有四层绷带在下肢腿部溃疡治疗中的地位。
Xiaogang Chen代学生Bilal Zahid讲
复合材料由于其天然的高强力轻质量的良好性能在日常生活中被广泛地应用。纺织复合材料在工程上的应用历史已经有数十年了。真空辅助树脂浸渍技术可用来发明一种新的警用防护头盔，这种头盔中导入了纺织纤维，因此具有更好的防护性。角联锁材料具有良好的成形性，低剪切刚度和易加工性。我们利用一种新技术可将角联锁织物成功地浇铸在玻璃模型上，再经过真空包装，便可加工警用头盔外壳。性能测试仪也被改进以便新型头盔的性能鉴定。
Xueliang Xiao
三维机织物被广泛用作与多项应用相关的复合材料的加固。全厚度透气性是在制造一些复合材料部件的主要性能之一。我们提出了一种新的方法来描述一个单元细胞的这种特性，一个单元细胞被分为三个部分：与经纬纱垂直的气流量，与粘结剂平行的气流量以及明槽中的气流量。对有关这些特性的分析模型进行审核后，结果显示它们都与纤维排列、纤维半径和纤维体积分数有关。
Xuesen Zeng
三维纺织技术的进步，使得裁制的材料结构能够在不同方向上得到优化的性能。我们探讨了自动化技术来模拟三维织物几何结构和力学性能。各种各样的复杂三维织物都能被定义为用来描绘个别的纱线、横截面以及纱线路径的基函数的子函数。只要给出若干参数，三维织物几何结构就能够在TexGen（开放源码的软件包）中通过脚本自动生成。在生成几何模型后，一个自动程序紧接着会创建一个关于有限元分析的输入文件。纱线是网状的六面体和楔形元素。
Yves-Simon Gloy
在生产复合材料或弹道学的应用领域中，三维编织技术能够满足快速高效的纺织品生产的需要。在这些应用中，三维纺织品比起传统的二维纺织品有一定的优势，比如冲击性能较好。
近年来发展三维机织物一步法生产，可使不同的原则和机器配置适用于多层织物，单轴和多轴正交三维织物，三维编织三维织物，间隔织物，空心蜂窝面料，多轴循环/管状织物和混合织物。
Taher Kaddar
由于存在许多影响油管性能的恶劣环境因素，我们讨论了三维机织间隔织物复合材料在隔离油管上的应用能力。我们在论文中详尽阐述了由三维间隔织物和聚合树脂基体材料构成的最终复合材料的热学、化学和力学性能，讲述了这些织物如何及用何种织造机器来进行织造。
Kadir Bilisik
我想向大家介绍三维全编织工艺以及三维轴向编织预成型技术。根据研究，成熟的预制件通常基于一定数量的层，它的参数为结构的该多层结构的宽度，过程参数为生产过程的工艺步数。3D经编织物中，每一层都互相锁定形成一个轮廓，就好像是把三维层映射为平面，但是在该平面之外各层之间并没有内在的联系。纱线只在层与层之间发生连接使得各层可以锁定在一起。同样的，各层之间交汇处也会形成一个凹槽。在这种情况下纱线角度，长度，密度会受到平面内方向的一点影响，但是不会受到出平面方向的影响。在这种结构受到挤压时，也会影响到纱线的角度、长度、密度。
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