武汉纺织大学2011届毕业设计论文
机织的三维织物是利用机织把纤维织成三维立体的形状，织物中的纤维呈相互穿插的状态。早期的三维织物主要是通过多层经纱机织方法生产的，很长时间来用这种方法生产双层或三层箱包布、带子和地毯。美国于70年代中期在普通织机上拓展了常规的双层织物的织制技术，目前已能成功地织制17层正交三维织物。80年代初，英国也在常规织机上通过改进开口系统试制成功了三维织物。
机织三维织物的三个系统的纱线呈正交状态配置，这对充分发挥纱线本身固有的特性十分有利。沿X方向的纱线为纬纱，其作用是构成水平纬纱层，同时又将沿Z方向的水平经纱层隔开。沿Z方向的经纱为地经，其作用是构成水平经纱层，同时又将沿X方向的水平纬纱层隔开。沿Y方向的纱线为缝经，其作用是将相互垂直的经纬纱铺层缝接在一起。三个系统的纱线呈正交状态组成一个整体。目前已经可以织出各种三维纺织复合材料的预制件，有单纯的正交实芯板，厚度变化的实芯板材，中孔结构箱体梁。甚至可以适当控制经纱获得角联锁型实芯板。这些板材可以制成工字形、角形、槽形和方形等三维织物复合材料预制件[7]。
2.1.2 编织的三维织物
三维编织技术是二维编织技术的拓展，主要应用于复合材料增强织物的制作。三维编织复合材料严格地说，始出于60年代末，当时致力研究的是多向增强复合材料在航天上的应用，美国通用电器公司根据常规的编织绳原理发明了万向编织机(Omniweave)到70年代中期，法国欧洲动力公司也发明了类似的编织机；80年代初美国Cumagna公司发明了磁编技术，自此三维编织工艺迅速发展。
磁编技术可以根据结构上的要求，使定向增强纤维在较大范围内具又灵活性，并能够柔和地处理脆性纤维，而且通过计算机控制和适当的排列能直接编织出复杂的骨架。编织原理是，由许多按同一方向排列的纤维卷装，通过纱线运载器精确地沿着预先确定的轨迹在平面上移动，使各种纤维相互交叉或交织构成网络状结构的三维织物。
随着三维编织技术的发展，已经有多种编织方法相继出现。目前最常用的三维编织方式有矩形(板状)编织和圆形(管状)编织。最常用的编织工艺有二步法编织、四步法编织和多层内联锁编织。区别矩形编织和圆形编织主要在于运载导纱器运动的底盘是由纵轨和横轨组成的矩形还是由环轨和射轨组成的圆形。
2.1.3 针织的三维织物
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针织物作为增强复合材料，由于具有线圈结构，一般地讲纤维的含有率要比机织物、编织物作为增强复合材料要低。它分为经编和纬编两种，经编的纤维含有率要比纬编的高。纬编的最大弱点是结构的膨松性，导致纱线的密集度最低，使纬编结构件的应用受到限制。最近几年已经大量开发多轴经编(MWK)三维结构件。
多轴经编织物生产原理是把0度的经纱层、90度的纬纱层、±ɑ角的斜铺纱层用一把满穿的梳栉做经平或编链运动固定在一起。该织物的主要特点是各铺垫方向的纱线都呈直线平行排列，可以迅速地通过纤维材料最大地承担载荷，而不像机织物中的纱线弯曲交织系统。
经编织物可以生产出各种形状的最终产品。在这种织物中，经、纬纱依据所需要的几何结构来放置，以使织物结构能适合于特殊要求。沿着受力方向出发点是经纱变化的铺放，纱层可以与加工方向成0～90度沿整个织物宽度铺放；纱线作纬斜向铺放可以出现在任何位置，以作为织物纬向额外加强；部分采用多轴向结构，它能在相应的方向承受外力；还可以以波动的形状在有关方向铺放纱线以承受外力；材料在变形加工过程中保证其在临界处扭曲。为此多轴向经编织物在飞机、宇宙飞船、船舶制造、地面和地下工程构建及运动器材制造方面得以广泛应用[8]。
2.1.4 正交非织造三维织物
当机织三维织物开发很久并投入生产时，人们又开发出一种正交非织造三维织物，主要用于航天工业作特种复合材料。开发正交非织造三维织物的先驱者是航空公司，诸如通用电器和AVCO。纤维材料公司在此基础上进一步开发了正交非织造织物。法国欧洲动力公司和Brochiere及日本聚合物和纺织品研究所都致力于研究正交三维非织造织物生产工艺的自动化[9]。
2.2 三维织物的发展趋势
（1）机织三维织物
目前生产三维机织物的工艺不少，专利报导三维织机物的生产及生产设备的也很多。如角度联锁织物，蜂窝状三维织物，还有三维无交织织物等。
机织三维织物大多都需要在特种织机上生产，但是有的也可以在传统的有梭织机上生产。其中角度联锁织物就是机织三维织物的一种，它在织物的厚度上明
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显优于传统的织物，而且它具有易于变形的特点，所以目前已经被广泛的应用于平板型增强材料。
角度联锁织物可以被分为经角度联锁织物和纬角度联锁织物，在实际使用过程中经角度联锁织物使用较多。经角度联锁织物有一个系统的经纱和多个系统的纬纱组成，经纱和各层纬纱呈角度依次交织。根据我们实际的要求，可以设计成两层、三层、四层乃至更多。如图2—l所示，是七层经角度联锁织物的纵向截面图。
图2—1 三维角联锁织造组织
（2）三维整体编织织物
三维异型整体编织技术是一种新型纺织技术。它有两个比较突出的特点：(1)采用此技术编织的织物中，纤维在三维空间中沿着多个方向分布并相互交织在一起形成不分层的整体结构。因此由它制成的复合材料制件具有高强度、不分层、基体损伤不易扩展、高抗冲击性能和综合力学性能好，以及耐烧蚀、抗高温、热绝缘性能好等独特的优点。(2)采用此技术可以直接编织出各种形状、不同尺寸的整体异型预制件。图2-2为三维交织织物的形成示意图。
图2—2 三维交织织物形成示意图
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用这些预制件制成的复合材料制件不需再加工，这就避免了由于加工所造成的纤维损伤。此外，此技术完全适用于编织各种高性能纤维，例如：碳纤维、碳化硅纤维、石英纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等。因此，三维异型整体编织物是先进多功能复合材料制件和主承力复合材料制件理想的增强体织物。三维整体编织的纱线是从一个方向喂入的，织造过程大体上可以分为两个步骤：首先，携纱器按一定规律运动，使纱线在空间相互交织：然后，通过打紧运动将交织纱线挤压在一起，形成具有一定紧度、一定形状的整体。它的主要优点是：编织三维织物从理论上讲可以达到任意厚度，而且是不分层的整体网状结构；再有，可以直接编织成不同形状的异型件。如图2—3 中的各种形状的异型件都可以一次编织成型。用这样的织物做复合材料不需要再加工了，避免了由后加工造成的纤维损伤。
图2—3 三维整体编织的异型件
三维编织件(织物)在基体复合固化后，就形成了三维编织复合材料，三维编织件和复合材料除了具有传统复合材料重量轻、强度高等优点。
目前，三维编织复合材料已在航空航天、船舶、汽车、建筑、人造生物组织及其他领域里得到了应用，使复合材料科学发生了质的飞跃，提升到一个新的平台。
（3）针织三维织物
三维织物不同于二维织物，它不是常规纺织制造技术力所能及的。现在，各国都在发展不同的工艺。如：美国、法国、日本和德国的三维纺织品的织造大都采用机织或编织技术，而用针织技术来织造三维织物依然十分稀少。
叠层织物是三维针织品的一种，在该制品中两种独立的织物结构通过纱线或织物层结合在一起。这种织物也称为双面织物，一般用来制作天鹅绒织物。在这
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