张典堂 作品数:31 被引量:71 H指数:5 供职机构: 江南大学纺织服装学院生态纺织教育部重点实验室 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 江苏省自然科学基金 国家科技重大专项 更多>> 相关领域: 一般工业技术 轻工技术与工程 理学 建筑科学 更多>>
广角机织物的织造工艺及其偏轴拉伸力学性能 被引量:1 2020年 为开发适用于不同应用领域的产业用纺织品,在对原有普通剑杆织机改进的基础上,探讨了广角机织物的织造工艺,织造了经纱和纬纱夹角为120°的涤/棉平纹广角机织物。借助万能材料试验机研究了普通涤/棉正交织物和广角机织物不同偏轴方向的拉伸力学性能,获得了其应力-应变曲线和特征值变化规律,并分析了其变形及失效模式。结果表明:对于普通正交机织物和广角机织物,其拉伸断裂强力均呈现出明显的极轴特性;在断裂强力相同的情况下,与普通正交机织物相比,广角机织物纬向的断裂伸长率提高了30%,经、纬向弹性模量分别提高了42%和79%,展现出优异的强度和变形特征。 张祝辉 张典堂 钱坤 徐阳 陆健关键词:机织工艺 拉伸力学性能 碳纤维增强编织复合材料圆管的扭转力学性能及其损伤机制 被引量:3 2022年 为研究编织层数对编织复合材料圆管的扭转力学性能和失效模式的影响,采用二维编织铺层(Over-Braiding)工艺及真空辅助树脂灌注成型工艺分别制备了2、3和4层的碳纤维/树脂编织复合材料圆管。通过搭建扭转试验-非接触全场应变测试平台,研究了3种编织层数的复合材料圆管的扭转力学响应。基于扫描电子显微镜与微计算机断层扫描技术等测试方法,分析了编织复合材料圆管的扭转失效机制。结果表明:编织复合材料圆管在扭转载荷下呈线弹性脆断特征,且形成了贯穿管壁的空间螺旋剪切带损伤区;编织层数的增加利于应力应变的稳定扩散,减少整体结构分层损伤,4层圆管的失效扭矩可达450.00 N·m,分别是3层圆管和2层圆管的1.39和2.20倍;失效模式主要有纤维断裂或劈裂、脱黏、基体开裂或碎裂等,宏观层面的失效模式种类差异不大,但在微观层面,编织层数越少,圆管的纤维失效特征更明显。 谷元慧 周红涛 张典堂 刘景艳 王曙东关键词:碳纤维增强复合材料 编织复合材料 力学性能 三维编织复合材料圆管力学性能研究进展 被引量:4 2020年 材料的力学性能对其后续应用会产生重要影响,当前国内外有关三维编织复合材料圆管力学性能的研究还不够深入。针对这一问题,探讨了三维编织复合材料圆管的细观结构特征,如单胞模型、内部编织结构以及单胞特性与编织工艺参数之间的联系等,研究了三维编织复合材料圆管在拉伸、压缩、冲击、扭转、疲劳等不同载荷下的力学行为及破坏模式,总结了三维编织复合材料圆管模拟仿真的思路方法,归纳了材料损伤演化模式/失效机理特性,指出了目前存在的问题及未来三维编织复合材料圆管力学性能的研究方向。 谷元慧 刘晓东 钱坤 张典堂关键词:力学性能 细观结构 数值模拟 C/C三维纺织复合材料细观结构及力学性能研究进展 2024年 C/C三维纺织复合材料因其可设计性强、力学性能优异和耐高温等特点而被广泛地应用于航空航天、轨道交通和光伏热场等高温端部件。然而,C/C三维纺织复合材料内部纱线结构复杂且孔隙率高,呈现出高度各向异性和非均匀性,这些因素都会给力学性能及损伤机制揭示带来巨大困难。因此,本工作从实际应用出发,围绕C/C三维纺织复合材料,从细观重构、力学性能表征和数值模拟三个方面阐述近几年的国内外研究现状,并在此基础上重点对C/C三维纺织复合材料结构功能一体化制备、深度学习模型的发掘和高温实验环境下渐进损伤实验平台的搭建做出了展望。 陶洋 张祝辉 杨莹雪 李存静 张典堂关键词:航空航天 力学性能 弯曲载荷下三维机织复合材料各向异性破坏机理 本论文探讨了弯曲载荷下偏轴角对碳/环氧三维机织复合材料力学行为及破坏机理的影响.采用三点弯曲测试方法,对0°、30°、45°和90°四种不同偏轴角试样进行了测试,获得了位移-载荷曲线、力学性能参数及宏观破坏形态.结合水浸... 张典堂 刘晓东 孙梦尧 钱坤关键词:3D机织复合材料 力学性能 防爆墙材料与结构研究进展 被引量:1 2021年 防爆安全是世界各国普遍关注的安全防护领域之一,简述了传统沙袋、钢筋混凝土、水体防爆墙的结构特点,重点介绍了高性能纤维材料、多孔材料、表面喷涂材料在新型轻质高强防爆结构中的应用研究,综述了每种材料在各自结构中所起的支撑、吸能、防破坏等作用,以及多层功能复合防爆结构与异形防爆结构的特点与研究进展。并依据防爆墙轻质高强、快速搭建的市场需求提出了目前研究与应用中存在的问题以及后续研究的重点环节。 陈沫衡 张典堂 钱坤 钱坤关键词:冲击波 防爆墙 防爆材料 超高分子量聚乙烯织物/聚脲柔性复合材料的抗破片侵彻机制 被引量:2 2023年 为研究平纹机织叠层和三维角联锁增强聚脲柔性复合材料的抗侵彻性能,以15 mm角联锁整体织物及叠层平纹织物(单层厚度0.39 mm,40层)为研究对象,通过表面喷涂聚脲制备2种不同织物结构的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)织物/聚脲柔性复合材料;采用1.1 g柱状楔形破碎片,开展了弹道侵彻实验,并获取了弹道极限速度和比吸能;在此基础上,借助超景深显微镜及计算机断层扫描仪,观察侵彻后UHMWPE织物/聚脲柔性复合材料的表面及内部损伤形貌,分析抗破片侵彻机制。研究结果表明:UHMWPE织物/聚脲柔性复合材料抗破片侵彻性能具有明显的织物结构效应;相较于同厚度的叠层平纹织物增强聚脲柔性复合材料,角联锁织物增强聚脲柔性复合材料的弹道极限速度提升了4.9%;对于未被穿透的UHMWPE织物/聚脲柔性复合材料,其被侵彻过程主要包括聚脲对破片的包裹、剪切冲塞和纤维拉伸断裂破坏;叠层平纹织物的主要失效模式为剪切冲塞、分层失效,角联锁织物主要为纤维拉伸变形、拉伸断裂破坏。 刘东炎 郑成燕 王晓旭 钱坤 张典堂关键词:角联锁织物 柔性复合材料 超高分子量聚乙烯 机织角联锁变密度复合材料的面外压缩力学特性 2024年 为研究变密度结构设计对三维机织角联锁复合材料面外力学性能的影响,设计制备了三维机织角联锁不变密度复合材料、三维机织角联锁经纱变密度复合材料和三维机织角联锁纬纱变密度复合材料。结合扫描电子显微镜、数字图像相关技术和X射线计算机断层扫描等检测技术,对角联锁变密度复合材料的面外压缩力学行为、内部损伤量化和渐进损伤等进行了测试与表征。研究结果表明:上疏下密角联锁纬纱变密度复合材料展现出优异的压缩性能,其压缩比强度比不变密度复合材料高3.40%;同时,上疏下密角联锁纬纱变密度复合材料损伤体积仅为11.64 mm 3,远低于不变密度复合材料的26.90 mm 3。进一步分析得到,不变密度复合材料压缩破坏以剪切失效为主,而上疏下密角联锁纬纱变密度复合材料则为基体开裂。 王遵钦 刘东炎 王晓旭 张典堂关键词:角联锁织物 结构变化对碳纤维/铜纤维混编酚醛树脂基摩擦材料弯曲性能的影响 2017年 以碳纤维和铜纤维为原料制备了3维4层深交联机织物,将酚醛树脂和其他填料组成树脂体系,并与深交联织物进行复合成型,制成3维深交联摩擦材料。通过改变织物纬向的铜纤维含量及位置获得4种深交联摩擦材料,探究不同位置和含量的铜纤维对摩擦材料在纬向弯曲性能的影响。结果表明:摩擦材料的弯曲性能随着铜纤维含量的增加而减小;当铜纤维在摩擦材料预制体中间层时,会降低复合材料的弯曲性能。材料的破坏模式具体表现为树脂基体的碎裂,以及纤维的抽拔及断裂。 龙祥 卢雪峰 钱坤 吕凯明 俞科静 孙洁 张典堂关键词:碳纤维 铜纤维 含减纱2.5D机织碳/环氧复合材料低速冲击损伤机制 2023年 针对锥形回转体构件常用的减纱工艺,设计和制备了不含减纱、含半列减纱和含整列减纱2.5D机织碳/环氧复合材料。分别设置54 J和72 J的冲击能量,采用落锤冲击仪对3种复合材料开展了低速冲击试验,获取了载荷-时间曲线,并采用Micro-CT开展了损伤形貌和损伤量化分析。基于低速冲击损伤“局部”分布特征,建立了一种宏-细观混合有限元模型,开展了3种复合材料的低速冲击数值模拟,并揭示了失效机理。结果表明:数值模拟的力学响应曲线及损伤形貌与对应试验结果吻合较好;相比于不含减纱试样,在54 J冲击能量下,含半列减纱和整列减纱试样的冲击损伤体积分别增加了21.0%和34.8%;在72 J冲击能量下,含半列减纱和整列减纱试样的冲击损伤体积分别增加了15.7%和24.4%。可以看出,减纱点的引入明显降低了结构的承载效率。 张典堂 窦宏通 董放 江昊关键词:低速冲击 混合模型