三维编织物的缝合连接技术研究

    三维编织预制件和复合材料除了有着传统复合材料所固有的优点外，例如重量轻、强度高等，还有着以下几个独特的优点^[5]：①三维编织预制件从理论上讲可以达到任意的厚度，并且厚度方向有增强纤维通过；②采用三维编织技术可以直接编织成不同形状的异型整体件；③三维编织预制件的纱线结构具有可设计性；④采用三维编织技术完全可以实现对高性能纤维的编织。
2 缝合技术及工艺参数
    缝合技术发展至今已有悠久的历史，但它在复合材料领域的应用才不过几十年，并且多被应用在缝合层合板复合材料上。它是提高结构损伤容限和层间断裂韧性的有效途径。 
    缝合工艺使用碳、玻璃、Kevlar做成的缝合线在工业缝纫机上对织物进行厚度方向的缝合。缝线仅占复合材料纤维体积含量的百分之几。目前芳纶纤维由于其特殊的耐磨性、良好的抗冲击韧性和较低的纤维密度，在缝合过程中得到广泛应用。锁式缝合和链式缝合[6,7]是缝合线迹的两种基本型式，如图1所示。锁式缝合会在面纱与底纱之间形成两个缝合线圈，在织物中间相交，产生应力集中；点改进的锁式缝合可以穿过织物厚度，提高分层韧性和损伤容限，因此使用较多；链式缝合类似于针织，缝合线多次挠曲，操作复杂，使用较少。

          
    缝合工艺参数决定复合材料的结构参数和力学性能以及连接工艺过程所产生的残余应力。主要的缝合工艺参数有缝线的股数、缝合密度、缝合方向及缝合针等。
    (1)缝线的股数
    Kevlar纤维纱线加捻合股制成缝合线，加捻的目的是使其成为圆形截面和更紧密地结合，这样易于穿过针眼和有良好的耐磨损性，然而加捻成股后，纤维的强度下降约35％^[8]。
    (2)缝合密度
    缝合过程中，缝针会对各个方向的纤维造成一定程度的损伤。缝合密度越大，缝针穿过的次数越多，纤维受损伤的程度就越严重；缝合密度越小，厚度方向的纤维数量也就越少，阻止厚度方向破坏的力也就越小。因此必须选择适当的缝合密度。
    (3)缝合方向
    常采用的缝合角度有0°、45°、90°等。
    (4)缝合针
    缝合过程中如果针尖太锋利，纤维很容易被缝针切断，使性能降低；反之，如果针尖太钝，针尖进入纤维的阻力太大，不利于缝合效率的提高。只有选择适当的缝针，才会既可最小限度地损伤纤维又可最大限度地提高缝合效率。
3 缝合连接三维编织技术