三維編織物的縫合連接技術研究

    三維編織預制件和復合材料除了有著傳統復合材料所固有的優點外，例如重量輕、強度高等，還有著以下幾個獨特的優點^[5]：①三維編織預制件從理論上講可以達到任意的厚度，并且厚度方向有增強纖維通過；②采用三維編織技術可以直接編織成不同形狀的異型整體件；③三維編織預制件的紗線結構具有可設計性；④采用三維編織技術完全可以實現對高性能纖維的編織。
2 縫合技術及工藝參數
    縫合技術發展至今已有悠久的歷史，但它在復合材料領域的應用才不過幾十年，并且多被應用在縫合層合板復合材料上。它是提高結構損傷容限和層間斷裂韌性的有效途徑。 
    縫合工藝使用碳、玻璃、Kevlar做成的縫合線在工業縫紉機上對織物進行厚度方向的縫合。縫線僅占復合材料纖維體積含量的百分之幾。目前芳綸纖維由于其特殊的耐磨性、良好的抗沖擊韌性和較低的纖維密度，在縫合過程中得到廣泛應用。鎖式縫合和鏈式縫合[6,7]是縫合線跡的兩種基本型式，如圖1所示。鎖式縫合會在面紗與底紗之間形成兩個縫合線圈，在織物中間相交，產生應力集中；點改進的鎖式縫合可以穿過織物厚度，提高分層韌性和損傷容限，因此使用較多；鏈式縫合類似于針織，縫合線多次撓曲，操作復雜，使用較少。

          
    縫合工藝參數決定復合材料的結構參數和力學性能以及連接工藝過程所產生的殘余應力。主要的縫合工藝參數有縫線的股數、縫合密度、縫合方向及縫合針等。
    (1)縫線的股數
    Kevlar纖維紗線加捻合股制成縫合線，加捻的目的是使其成為圓形截面和更緊密地結合，這樣易于穿過針眼和有良好的耐磨損性，然而加捻成股后，纖維的強度下降約35％^[8]。
    (2)縫合密度
    縫合過程中，縫針會對各個方向的纖維造成一定程度的損傷。縫合密度越大，縫針穿過的次數越多，纖維受損傷的程度就越嚴重；縫合密度越小，厚度方向的纖維數量也就越少，阻止厚度方向破壞的力也就越小。因此必須選擇適當的縫合密度。
    (3)縫合方向
    常采用的縫合角度有0°、45°、90°等。
    (4)縫合針
    縫合過程中如果針尖太鋒利，纖維很容易被縫針切斷，使性能降低；反之，如果針尖太鈍，針尖進入纖維的阻力太大，不利于縫合效率的提高。只有選擇適當的縫針，才會既可最小限度地損傷纖維又可最大限度地提高縫合效率。
3 縫合連接三維編織技術