仿形织物是制造高性能、净尺寸复合材料所必需的增强材料。目前为航空、航天等工业研制的、初步具有制品形状的多层整体织物,存在的问题主要是生产技术复杂,设备专用,投资大,生产的织物品种单一且机械化程度低,因而限制了其在民间领域的应用。本课题研究的仿形织物是指在现有织机上,通过对织物成形机构的改进,直接织制而成的圆环形仿形缠绕织物。这种织物不经裁剪,可直接缠绕成型回转体复合材料,具有生产成本低、品种适应性广等优点。它不仅可应用于航空航天,还可应用于汽车、化工等工业领域。 本课题主要围绕圆环形仿形缠绕织物进行研究,详细阐述了圆环形织物的生产原理、织物结构均匀设计及织造方法,并完成圆环织物的上机织造。由于成型辊大小端半径不同,大端所需要的经纱长度更长,卷取速度更快,使得小端纬纱运动滞后于大端纬纱,织物出现剪切变形,其变形大小对织物的成形起着决定性的作用。为减小织物的剪切变形,使得生产的预成型织物具有较高的仿形精度,本课题在满足织造需要的前提下,对普通织机的送经、打纬和卷曲机构进行了改造。 仿形缠绕织物在织造过程中存在剪切变形,因此对织物的剪切变形进行分析是实现仿形缠绕织物可设计性的重要研究内容之一。本课题对3种平纹织物进行KES-F剪切测试,2种平纹织物进行画框式剪切测试。试验结果表明,同一种织物在画框式剪切中,能达到更大的剪切变形,但是KES-F剪切测试能更精确地模拟仿形缠绕织物上机织造剪切变形试验。 为具体研究剪切变形对仿形缠绕织物几何结构参数的影响,本课题利用显微摄影技术,对平纹织物在KES-F剪切变形测试下的细观结构进行分析。提出了经纬纱截面和屈曲形态呈正弦曲线的几何假设模型。并结合Kemp的跑道型截面几何模型,预测出剪切变形下经纬纱的纤维体积分数和织物的纤维体积分数,经过比较发现,正弦曲线几何模型更适合预测经纬纱压扁程度较大的紧密织物。