Sự phát triển và ứng dụng của vật liệu tổng hợp dệt 2,5d

Vật liệu tổng hợp cấu trúc dệt đề cập đến các vật liệu composite sử dụng các phương pháp xử lý dệt để biến đổi sợi một chiều (hoặc sợi) thành các cụm sợi hai chiều hoặc ba chiều (thường được gọi là vải trong trường Dệt) và sử dụng chúng làm gia cố kết cấu. Được phân loại từ góc độ cấu trúc trên không, vật liệu composite dệt may có thể được chia thành hai loại chính: vật liệu composite dệt hai chiều và vật liệu composite dệt ba chiều.

Trong giai đoạn đầu của sự phát triển của vật liệu composite dệt may, công nghệ dệt và thiết bị dệt tương đối lạc hậu, kết hợp với hiệu suất vượt trội so với các vật liệu composite khác, dẫn đến việc áp dụng rộng rãi các vật liệu tổng hợp dệt hai chiều trong các lĩnh vực khác nhau. Tuy nhiên, các khiếm khuyết tự nhiên của vật liệu composite dệt hai chiều hạn chế ứng dụng của chúng trong các khu vực chính. Những lý do chính là gấp đôi:

Các mẫu vật liệu tổng hợp dệt hai chiều thường là các mẫu vuông, không thể được làm trực tiếp thành các loại vải hình ống theo yêu cầu sử dụng thực tế. Vì vậy, việc sử dụng thực tế đòi hỏi phải cắt vật liệu, xếp lớp, v.v ... Hơn nữa, hướng độ dày chủ yếu được thực hiện bằng cách nhấn một lớp vải sợi đơn qua quá trình dán, hầu hết là hoạt động thủ công. Quá trình này rất phức tạp, tốn nhiều công sức, có điều kiện làm việc kém, chi phí cao và giá đắt.

Các vật liệu composite dệt hai chiều thường thể hiện hiệu suất thấp theo hướng độ dày, chẳng hạn như độ cứng, sức mạnh và sức đề kháng mệt mỏi, gây khó khăn cho việc chịu được ứng suất cắt cao hơn. Điều này không thể đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất cơ học của các phần dày hơn theo hướng độ dày và có hiệu suất tác động kém.

Hai lý do chính này giới hạn ứng dụng thực tế của vật liệu composite dệt hai chiều. Khiếm khuyết chính của không đủ cường độ theo hướng độ dày hạn chế việc sử dụng nó trong các phần chính và thường được sử dụng trong các bộ phận phụ trợ. Để giảm chi phí sản xuất trong khi giải quyết các khiếm khuyết tự nhiên của vật liệu composite dệt hai chiều về sức mạnh theo hướng độ dày, cấu trúc dệt may ba chiều đã bắt đầu đi vào quan điểm của mọi người từ những năm 1960.

Sự khác biệt đáng kể nhất so với các vật liệu composite nhiều lớp hai chiều là các vật liệu composite dệt ba chiều được dệt thành một mảnh, và không còn là khái niệm về các lớp xen kẽ. Các sợi gia cố liên tục không chỉ trong lớp mà còn giữa các lớp, cải thiện đáng kể sức mạnh và khả năng chịu thiệt hại theo hướng độ dày, và cung cấp khả năng hình thành tổng thể của các cấu trúc lớn.

Là một loại vải ba chiều, vật liệu composite được củng cố cấu trúc dệt có cấu trúc 2,5D có tính toàn vẹn cấu trúc cao, cường độ cao, độ cứng đặc hiệu cao, kháng ăn mòn, kháng mỏi và khả năng thiết kế tuyệt vời. So với các vật liệu composite dệt ba chiều thông thường, nó tránh được quá trình hình thành phức tạp của vật liệu composite dệt ba chiều, có thể giảm hiệu quả chi phí sản xuất và rút ngắn chu kỳ sản xuất, có hiệu suất thiết kế vải tuyệt vời, dễ dàng thiết kế và dệt kết cấu phức tạp các bộ phận, và nhận ra công nghiệp hóa. Nó có thể đáp ứng tốt hơn việc sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực hàng không vũ trụ, quân sự và dân sự.