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整体厚壁筒 3D braided thick-walled tube

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    传统的制作复合材料管的工艺主要有卷铺、缠绕、二维编织、机织等,多属于层合工艺,也就是说要想得到具有一定厚度的管体,需要将纤维布、丝束或带一层一层地包裹起来,并逐渐达到需要的厚度。这类工艺的好处是可以达到厚度的精度要求、纤维体积含量可以较高、精准,随着技术的普及和产量的提高,生产成本也逐渐降低,现在市售的商品级碳纤维管件基本都属于此类,在结构轻量化、提高产品性能等方面发挥了重要作用。但是这类工艺仍属于传统的层合工艺,也就是说组成管壁结构的每层纤维之间沿厚度方向只有树脂等基体材料做为粘结剂互相粘合成一个整体。众所周知,复合材料的特性就是纤维很刚很强,是主要的承载相,而树脂做为基体相主要起到粘合剂的作用,起到维型和传递载荷,但其性能通常要远低于纤维,一般会相差1-2个数量级。这也就带来了层合复合材料的一个显著的弱点,就是层间性能较差,宏观上的典型缺陷就是分层,特别是在受到冲击、集中载荷、热震、循环载荷时,很容易导致层间开裂并导致结构失效。三维编织技术在编织管型结构件时,纤维根据设计会在轴向、环向和径向均有分布,特别是厚度方向分布的纤维,克服了层合管件的易分层的弱点,可以使所有的纤维能够协调一致均匀地承载,因而结构效率更高。三维编织复合材料的这些特性在厚壁筒身上的优势尤其明显,尤其在制作大载荷拉压杆件、大扭矩、高转速传动轴、承受内外压的管道/容器等方面具有独特的优势,特别是能够高效、简捷地一体集成异质连接接头。

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