編織的案例
RTM工藝與三維編織復(fù)合材料制造技術(shù)
三維編織復(fù)合材料是利用紡織技術(shù)，通過(guò)編織形成干態(tài)預(yù)成形件，將干態(tài)預(yù)成形件作為增強(qiáng)體，采用樹(shù)脂傳遞模塑工藝（RTM）或樹(shù)脂膜滲透工藝（RFI），進(jìn)行浸膠固化，直接形成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。作為一種先進(jìn)的復(fù)合材料，已成為航空、航天領(lǐng)域的重要結(jié)構(gòu)材料, 并在汽車、船舶、建筑領(lǐng)域及體育用品和醫(yī)療器械等方面得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)復(fù)合材料經(jīng)典層合板理論已無(wú)法滿足其力學(xué)性能分析，國(guó)內(nèi)外學(xué)者建立了新的理論和分析方法。
三維編織復(fù)合材料是仿織復(fù)合材料之一，是由采用編織技術(shù)織造的纖維編織物（又稱三維預(yù)成形件）所增強(qiáng)的復(fù)合材料，其具有高的比強(qiáng)度、比模量、高的損傷容限和斷裂韌性、耐沖擊、抗開(kāi)裂和疲勞等優(yōu)異特點(diǎn)。三維編織復(fù)合材料作為一種先進(jìn)的復(fù)合材料，倍受工程界關(guān)注，業(yè)已成為航空、航天領(lǐng)域的重要結(jié)構(gòu)材料，并在汽車、船舶、建筑領(lǐng)域、體育用品和醫(yī)療器械等方面得到了廣泛應(yīng)用。
三維編織復(fù)合材料的發(fā)展是因?yàn)閱蜗蚧蚨蛟鰪?qiáng)材料所制得的復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度低、抗沖擊性能差、不能用作主承力件，L.R.Sanders于1977年把三維編織技術(shù)引入工程應(yīng)用中。所謂3D編織技術(shù)是通過(guò)長(zhǎng)短纖維在空間按一定的規(guī)律排列，相互交織而獲得的三維無(wú)縫合的完整結(jié)構(gòu)，使復(fù)合材料不再存在層間問(wèn)題，且抗損傷能力大大提高。其工藝特點(diǎn)是能制造出各種規(guī)則形狀及異形實(shí)心體，并可使結(jié)構(gòu)件具有多功能性，即編織多層整體構(gòu)件。目前三維編織的方式大約有20多種，但常用的有4種，分別是極線編織（polar braiding）、斜線編織（diagonalbraiding or packing braiding）、正交線編織（orthogonal braiding）和繞鎖線編織（warp interlock braiding）。三維編織中又有多種型式，例如二步法三維編織、四步法三維編織、多步法三維編織。
展開(kāi) RTM工藝與三維編織復(fù)合材料制造技術(shù)
三維編織復(fù)合材料是利用紡織技術(shù)，通過(guò)編織形成干態(tài)預(yù)成形件，將干態(tài)預(yù)成形件作為增強(qiáng)體，采用樹(shù)脂傳遞模塑工藝（RTM）或樹(shù)脂膜滲透工藝（RFI），進(jìn)行浸膠固化，直接形成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。作為一種先進(jìn)的復(fù)合材料，已成為航空、航天領(lǐng)域的重要結(jié)構(gòu)材料, 并在汽車、船舶、建筑領(lǐng)域及體育用品和醫(yī)療器械等方面得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)復(fù)合材料經(jīng)典層合板理論已無(wú)法滿足其力學(xué)性能分析，國(guó)內(nèi)外學(xué)者建立了新的理論和分析方法。
三維編織復(fù)合材料是仿織復(fù)合材料之一，是由采用編織技術(shù)織造的纖維編織物（又稱三維預(yù)成形件）所增強(qiáng)的復(fù)合材料，其具有高的比強(qiáng)度、比模量、高的損傷容限和斷裂韌性、耐沖擊、抗開(kāi)裂和疲勞等優(yōu)異特點(diǎn)。三維編織復(fù)合材料作為一種先進(jìn)的復(fù)合材料，倍受工程界關(guān)注，業(yè)已成為航空、航天領(lǐng)域的重要結(jié)構(gòu)材料，并在汽車、船舶、建筑領(lǐng)域、體育用品和醫(yī)療器械等方面得到了廣泛應(yīng)用。
三維編織復(fù)合材料的發(fā)展是因?yàn)閱蜗蚧蚨蛟鰪?qiáng)材料所制得的復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度低、抗沖擊性能差、不能用作主承力件，L.R.Sanders于1977年把三維編織技術(shù)引入工程應(yīng)用中。所謂3D編織技術(shù)是通過(guò)長(zhǎng)短纖維在空間按一定的規(guī)律排列，相互交織而獲得的三維無(wú)縫合的完整結(jié)構(gòu)，使復(fù)合材料不再存在層間問(wèn)題，且抗損傷能力大大提高。其工藝特點(diǎn)是能制造出各種規(guī)則形狀及異形實(shí)心體，并可使結(jié)構(gòu)件具有多功能性，即編織多層整體構(gòu)件。目前三維編織的方式大約有20多種，但常用的有4種，分別是極線編織（polar braiding）、斜線編織（diagonalbraiding or packing braiding）、正交線編織（orthogonal braiding）和繞鎖線編織（warp interlock braiding）。三維編織中又有多種型式，例如二步法三維編織、四步法三維編織、多步法三維編織。
展開(kāi) 母親節(jié)特稿 | Digimat 編織材料，傳遞溫暖
概述
提起母親，總是要想起小時(shí)候，寒冷冬夜里挑燈給小編織的毛衣、圍巾，雖然粗糙，但是溫暖。如今，雖然可以很便利的買到各種款式新穎、花紋漂亮、材質(zhì)保暖的毛衣，但是母親的溫暖卻是買不到的。作為一個(gè)復(fù)合材料從業(yè)人員，編織毛衣小編是不會(huì)的，不過(guò)在母親節(jié)來(lái)臨之際，利用自己的所學(xué)，做一個(gè)編織材料的小算例，回饋母愛(ài)，也作對(duì)天下母親的祝福。
典型的編織結(jié)構(gòu)示意
挑戰(zhàn)
復(fù)合材料中編織復(fù)合材料的原理和編織毛衣的原理是很類似的，編織復(fù)合材料具有高度整體化的空間互鎖網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可有效避免傳統(tǒng)層和復(fù)合材料的分層破壞，沖擊韌性、損傷容限與抗疲勞特性優(yōu)異，結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)異形件的凈尺寸整體成型，因此在結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域倍受關(guān)注。
三維紡織復(fù)合材料還具有損傷后易修理、工藝上便于整體成型和一次成型的優(yōu)點(diǎn)，可減少零件和模具的數(shù)量。目前，采用三維編織復(fù)合材料可以制作飛行器、汽車等上的多種不同形狀的承力梁、接頭，多種形式的耐燒蝕、高承受力的圓筒形、錐筒形的制件；還可以在人造生物組織方面發(fā)揮作用，制作人造骨、人造韌帶，以及制作接骨板等。在保證力學(xué)性能相同或提高的情況下，大大減輕這些制件的重量，從而使整個(gè)飛行器、汽車等的性能得到提高。三維編織材料的性能計(jì)算一直是編織材料設(shè)計(jì)的重要組成成分。
傳統(tǒng)編織材料的分析結(jié)構(gòu)分析流程只能在CAD中創(chuàng)建，導(dǎo)入有限元軟件之中，劃分網(wǎng)格，計(jì)算，然后在通過(guò)計(jì)算后處理手動(dòng)計(jì)算出RVE性能。基本一個(gè)流程走下來(lái)沒(méi)有一周的時(shí)間是無(wú)法完成的。加上反復(fù)的迭代，項(xiàng)目完成的時(shí)間是無(wú)法估計(jì)和保證的。那么，如何加快編織復(fù)合材料性能計(jì)算呢？
展開(kāi) 利用Digimat-FE對(duì)三維五向編織復(fù)合材料進(jìn)行性能表征
三維編織復(fù)合材料作為一種新型的復(fù)合材料, 由于它具有整體異形性和三維預(yù)制體制造等優(yōu)點(diǎn)和靈活的性能可設(shè)計(jì)性, 在國(guó)內(nèi)外航空、航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。近 20 年, 國(guó)內(nèi)很多科研機(jī)構(gòu)都對(duì)對(duì)三維編織復(fù)合材料力學(xué)性能開(kāi)展了系列研究。
三維四向編織復(fù)合材料克服了傳統(tǒng)層合復(fù)合材料的分層開(kāi)裂敏感、抗沖擊損傷性能差等缺點(diǎn), 厚度方向強(qiáng)度得到了很大提高, 但同時(shí)面內(nèi)性能有所下降。為了提高三維編織復(fù)合材料的縱向性能, 發(fā)展了三維五向編織復(fù)合材料。
三維五向編織結(jié)構(gòu)是在基本的三維四向編織結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上, 在編織過(guò)程中引入沿編織成型方向不動(dòng)的紗線而形成的一種新的整體編織結(jié)構(gòu)。在三維四向編織結(jié)構(gòu)中, 所有的編織紗線均與編織成型方向有一個(gè)夾角,共有四種空間傾斜方向, 部分紗線通過(guò)了材料的厚度方向, 有效提高了材料厚度方向的性能, 但是, 同時(shí)使材料的面內(nèi)性能有所下降。而在三維五向編織結(jié)構(gòu)中, 除了有四組傾斜分布的編織紗線以外, 還有一組沿材料縱向 (編織成型方向或第五向) 分布的紗線。縱向紗線幾乎處于伸直狀態(tài), 可以改善材料縱向性能。
三維四向編織、三維五向編織示意圖
三維編織材料的性能表及測(cè)試方法都未形成成熟的標(biāo)準(zhǔn), 需要進(jìn)一步進(jìn)行研究探討。下面將通過(guò)Digimat-FE對(duì)三維五向編織進(jìn)行建模，通過(guò)Digimat-FE計(jì)算三維五向編織材料的工程常數(shù)，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)仿真對(duì)三維五向編織材料性能的預(yù)測(cè)。
首先，在Digimat-FE中定義材料屬性。分別包括基材與纖維特性
接下來(lái)定義每相特性與RVE特性，
最終就可以生成三維五向編織的RVE模型如下圖所示
然后對(duì)模型進(jìn)行像素網(wǎng)格劃分
選擇計(jì)算工程常數(shù)
最終可計(jì)算出工程常數(shù)
從上述過(guò)程可以看到，通過(guò)Digimat-FE我們可以很方便的對(duì)三維編織材料的力學(xué)性能進(jìn)行表征。
展開(kāi) 
三維編織碳纖維車身結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)技巧
三維編織CFRP車身結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新應(yīng)用及難點(diǎn)
將CFRP制成中空封閉截面結(jié)構(gòu)，是這一新興輕量化材料的重要發(fā)展方向之一。目前，常見(jiàn)的CFRP中空封閉截面結(jié)構(gòu)的預(yù)成型方法有拉擠成形法、卷管成形法、纏繞成形法、三維編織成形法等幾類。前三種方法由于工藝條件所限，存在成形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造周期長(zhǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性較差等問(wèn)題，難以滿足汽車大批量生產(chǎn)的要求。而三維編織成型法是一種在芯模表面上直接編織成三維結(jié)構(gòu)的預(yù)成形工藝，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性好、集成度和成形效率高等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)中空封閉截面結(jié)構(gòu)一體編織成型，適用于中空梁類零部件，如頂蓋橫梁、上邊梁、門檻梁等，并已在寶馬新7系車型中成功量產(chǎn)應(yīng)用。
由于三維編織一體成形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自由度大，編織工藝復(fù)雜，編織參數(shù)繁多，不同的編織參數(shù)和原材料組合都將改變CFRP力學(xué)性能。試驗(yàn)測(cè)試方法存在樣片制作和試驗(yàn)周期長(zhǎng)、費(fèi)用高等問(wèn)題，而目前三維編織CFRP的仿真分析方法不成熟，材料數(shù)據(jù)庫(kù)缺失，也無(wú)法采用傳統(tǒng)的層壓板仿真方法對(duì)CFRP進(jìn)程性能分析預(yù)測(cè)。如何合理的應(yīng)用仿真技術(shù)去指導(dǎo)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，是三維編織CFRP在汽車上的應(yīng)用難點(diǎn)和核心技術(shù)。
三維編織CFRP細(xì)觀力學(xué)性能研究
通過(guò)三維編織CFRP細(xì)觀力學(xué)性能研究，掌握三維編織CFRP力學(xué)性能預(yù)測(cè)及優(yōu)化仿真方法。將三維編織CFRP單胞（形成復(fù)合材料的服從周期分布的最小重復(fù)單元，見(jiàn)圖1）作為研究對(duì)象，其基本構(gòu)成包括四部分：兩個(gè)編織方向的編織紗束（玻纖）、軸向紗束（碳纖）以及基體（樹(shù)脂）。仿真過(guò)程中首先分別對(duì)絲束和基體進(jìn)行解析模擬，然后通過(guò)加權(quán)算法將各部分的彈性數(shù)值模型進(jìn)行復(fù)合，基于漸進(jìn)失效準(zhǔn)則來(lái)預(yù)測(cè)材料的強(qiáng)度，形成三維編織CFRP細(xì)觀力學(xué)參數(shù)化解析模型。
基于參數(shù)化解析模型對(duì)三維編織CFRP力學(xué)性能進(jìn)行分析，通過(guò)材料樣片試驗(yàn)結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行修正，以保證模型精度。
展開(kāi) 案例分享 | Digimat助力航天3D編織材料模擬降低安全裕度，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重
圖1: 三維機(jī)織件的預(yù)測(cè)虛擬試驗(yàn)
2 挑戰(zhàn)
隨著3方向增強(qiáng)相的加入，可能的交織組合變得非常多，如果沒(méi)有Digimat這樣的仿真工具支持，確定滿足熱-力技術(shù)指標(biāo)的3D編織方案，耗時(shí)可能會(huì)變得令人望而卻步。
一旦編織體的力學(xué)性能得到充分表征，就需要評(píng)估真實(shí)服役條件下完整組件的性能。
弄清3D編織體的特性，并嘗試在組件級(jí)別再現(xiàn)測(cè)試條件。
圖2: 3D編織零件仿真
3 解決方案
“3D編織技術(shù)是一項(xiàng)新技術(shù)，在航天領(lǐng)域潛力巨大，”Sonaca的Nicolas Van Hille說(shuō)，“要想使用它，Digimat這樣的工具必不可少。”
圖3: Digimat中分析3D編織復(fù)合材料
Digimat被用于3D編織部件的完整多尺度分析，包括各種3D編織樣式和不同類型紗線的組合。Digimat能夠全面分析3D編織材料：
? 基于內(nèi)嵌求解器，可輕松定義編織體樣式并快速計(jì)算其性能（剛度、失效、熱膨脹系數(shù)）
? 基于編織體漸進(jìn)失效行為，定義宏觀等效材料模型
? 服役條件下，3D編織體零件的性能
如今，隨著Digmat的應(yīng)用，對(duì)部件性能的預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確，并且可以顯著降低部件重量，這對(duì)航天發(fā)射裝置的至關(guān)重要。
展開(kāi) 區(qū)別不在外觀，碳纖維布不同編織方式特點(diǎn)解碼（平紋、斜紋、緞紋）
二維的編織布是制造碳纖維復(fù)合材料制品和預(yù)浸料的原料，也是進(jìn)行纖維排布方向優(yōu)化的基礎(chǔ)。那么對(duì)不同碳纖維布編制方向的了解將會(huì)有助于碳纖維復(fù)合材料制品的設(shè)計(jì)。
平紋編織布，平紋編織的特點(diǎn)是經(jīng)紗和緯紗以一上一下的規(guī)律交織。也就是經(jīng)緯紗每隔一根紗就交錯(cuò)一次（如圖1、2），所以交織點(diǎn)最多，使織物堅(jiān)牢、耐磨、硬挺、平整，但彈性較小，光澤一般，平紋織物密度不可能太高，較為輕薄，耐磨性較好，透氣性較好，布面均勻且正反面相同。這種碳纖維布的纖維束由于一直處于上下起伏的狀態(tài)，纖維彎曲點(diǎn)比較多，在受拉伸過(guò)程中伸長(zhǎng)率較高。同時(shí)由于相鄰兩根經(jīng)紗和相鄰兩根緯紗交織點(diǎn)位置由于纖維束的滑動(dòng)出現(xiàn)眼孔。平紋編織的變種形式也很多，比如12K經(jīng)紗與1K緯紗混合編織。由于經(jīng)線和緯線方向上纖維束的反射光不同，因此平紋編織纖維布可觀察到格子狀的外觀，類似于國(guó)際象棋的棋盤。
圖1
圖2
斜紋編織布，斜紋編織纖維布具有與纖維束排布方向有一定夾角的斜向紋路（如圖3、4），這個(gè)紋路方向上并不存在纖維束，而是由于纖維束經(jīng)緯向編織過(guò)程，經(jīng)向或緯向纖維束跳過(guò)兩束緯向或經(jīng)向纖維進(jìn)行編織。也就是纖維束一上一下的編織頻率減小，纖維束浮長(zhǎng)增大，同時(shí)相鄰兩個(gè)纖維束錯(cuò)開(kāi)一個(gè)編織位。這樣就造成了斜紋編織布的斜向紋路特點(diǎn)。這種斜紋外觀具有很強(qiáng)的立體感，用來(lái)做汽車改裝制品，比如面板、引擎蓋、排氣筒等。
圖3
圖4
緞紋編織布，緞紋編織具備單獨(dú)的、互不連續(xù)的經(jīng)交織點(diǎn)（或緯交織點(diǎn)）在組織循環(huán)中有規(guī)律的均勻分布如圖（5、6），這樣的編織形式稱為緞紋。它的特點(diǎn)是經(jīng)線（或緯線）浮線較長(zhǎng)，交織點(diǎn)較少，它們雖形成斜線，但不是連續(xù)的，相互間隔距離有規(guī)律而均勻，此纖維布結(jié)構(gòu)形式稱為緞紋組織。緞紋纖維布經(jīng)紗和緯紗至少隔三根才交織一次，因此這種編織結(jié)構(gòu)使織物密度更高，因而纖維布更加厚實(shí)。
展開(kāi) 墨西哥城驚現(xiàn)3D編織“奇葩”
它的名字叫KnitCandela，采用蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院開(kāi)發(fā)的特殊3D編織技術(shù)制造而成。模板由鋼索網(wǎng)支撐的紡織品組成，結(jié)構(gòu)部分用混凝土制成。
雖然3D編織技術(shù)已用于生產(chǎn)服裝和家具類的產(chǎn)品，但是應(yīng)用在如此大規(guī)模的結(jié)構(gòu)并不常見(jiàn)。該結(jié)構(gòu)模板花費(fèi)36小時(shí)制成，完全成型的雙層紡織品采用4條長(zhǎng)帶編織而成，下層形成可見(jiàn)的天花板。上層包含用于模板系統(tǒng)的電纜和用于氣球的口袋的套管。在混凝土涂層結(jié)構(gòu)后，氣球彈出，留下空心空間，有助于節(jié)省材料和減輕重量。
該編織模板在臨時(shí)框架之間張緊，并噴涂配屬配方的水泥混合物，厚度僅為幾毫米。硬化之后，就可以使用傳統(tǒng)的纖維增強(qiáng)混凝土開(kāi)始建造。此項(xiàng)目的編織框架可制成超過(guò)5噸的混凝土。
KnitCandela的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，3D編織在建筑領(lǐng)域是一個(gè)新的概念，但前景樂(lè)觀。
來(lái)源：《3D打印世界》編譯自：3dprint.com
展開(kāi) 【織物】編織過(guò)程動(dòng)力學(xué)-Abaqus非線性分析
纖維編織物有其結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性，紗線織造過(guò)程中會(huì)承受拉力，并且紗線之間、紗線與機(jī)械部件之間存在大量接觸，這些拉力和摩擦力將影響織物成形后紗線的位置以及其橫向機(jī)械性能，這個(gè)過(guò)程是高度非線性的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，目前少有數(shù)值工具專注于編織過(guò)程研究。
Abaqus作為大型通用有限元商軟，以其強(qiáng)大的非線性處理能力，可以完美駕馭此類問(wèn)題，下面的案例為2D平面織物，為加快計(jì)算速度，已經(jīng)將紗線材料調(diào)整為剛度比較小的軟線，仿真過(guò)程使用了接觸激活。
圖1-編織過(guò)程動(dòng)態(tài)應(yīng)力
圖2-經(jīng)紗接觸CPRESS
圖3-緯紗接觸CPRESS
圖4-織物編織動(dòng)態(tài)過(guò)程
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展開(kāi) 由碳纖維編織管制成的軌道車架
編織過(guò)程高度自動(dòng)化，每天編織管的速度超過(guò)一英里。
這種編織方法還允許使用多種材料。幾乎任何纖維（碳，玻璃和芳綸）都可以與各種熱塑性塑料結(jié)合使用，從低成本聚丙烯到高端聚醚醚酮（PEEK），以創(chuàng)造出適合特定應(yīng)用的材料
Lyndon Sanders總部位于諾丁漢的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料部件公司總經(jīng)理Far說(shuō)：
“頭腦風(fēng)暴項(xiàng)目感覺(jué)就像Far Composites團(tuán)隊(duì)向前邁出了一大步。能夠利用TDI的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)磨練用于公共交通應(yīng)用的新型車身結(jié)構(gòu)的原理是非常好的。除此之外，與Composites Braiding和WMG合作，將這種思維轉(zhuǎn)化為物理演示，以展示它在實(shí)踐中的實(shí)力是非常強(qiáng)大的。現(xiàn)在它不僅僅是一個(gè)好主意，現(xiàn)在它可以讓業(yè)界人士大開(kāi)眼界，可以看到它，觸摸它甚至撿起它。“
展開(kāi) 基于高能量密度非對(duì)稱電容器的可編織自充電織物
因此有必要針對(duì)目前可穿戴智能設(shè)備供能時(shí)間短及不可變形的兩個(gè)缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)集成可編織發(fā)電纖維和高能量密度柔性電容器纖維的自充電供能系統(tǒng)。
近日，中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所蒲雄研究員、胡衛(wèi)國(guó)研究員與王中林院士研究團(tuán)隊(duì)在自充電織物領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)研究發(fā)表在《Advanced functional materials》上，文中報(bào)道了一種基于紗線的能量采集摩擦納米發(fā)電機(jī)(Triboelectric Nanogenerators,TENG)和基于儲(chǔ)能紗線的非對(duì)稱超級(jí)電容器(Yarn-type Asymmetric Supercapacitors,Y-ASC)交織而成的自充電織物。非對(duì)稱電容器纖維具有可觀的柔性，可以直接編織到普通衣物中。此外，發(fā)電機(jī)紗線可編織成普通面料，具有比較理想的時(shí)尚設(shè)計(jì)，并且可以從人體日常運(yùn)動(dòng)中收集機(jī)械能得到高的輸出(60 V的開(kāi)路電壓和3 μA的短路電流)。該集成式自充電動(dòng)力紡織品可以在不需要其他電源充電的情況下驅(qū)動(dòng)電子表工作，在電子紡織品和可穿戴電子產(chǎn)品領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
圖文速遞
圖1.用于能量收集的TENG紗線的輸出性能及工作機(jī)理。
a)鍍鎳/銅導(dǎo)電紗線在外殼包覆F-PDMS層用于編織TENG織物的示意圖。插圖為紗線的截面掃描電鏡圖像和EDS元素分布。b)經(jīng)化學(xué)修飾后表面含氟基團(tuán)的聚二甲基硅氧烷（F-PDMS）的示意圖。c)原始PDMS和F-PDMS紗線的FTIR光譜。d)TENG紡織品的工作機(jī)理示意圖。e,f) F-PDMS紗線和未處理紗線編織的TENG織物的輸出性能。(a)中插圖比例尺為500μm。
圖2.一種自充電的紡織品。
a)自充電織物示意圖。采用整流橋?qū)ENG輸出電壓和電流進(jìn)行整流后對(duì)非對(duì)稱超級(jí)電容器進(jìn)行充電。
展開(kāi) 
[國(guó)產(chǎn)PLC]耐特節(jié)省能耗PLC在高速繩帶編織機(jī)運(yùn)用中的工作原理
一、設(shè)備簡(jiǎn)介
高速繩帶編織機(jī)是紡織制造業(yè)的一種自動(dòng)化編織設(shè)備，其主要是通過(guò)多條線高速交錯(cuò)纏繞成型。
二、產(chǎn)品選型及設(shè)計(jì)
硬件配置采用CPU224XP,
為了能夠?qū)崿F(xiàn)線高速纏繞。硬件上我們采用一個(gè)變頻電機(jī)和一個(gè)伺服電機(jī)，通過(guò)變頻器電機(jī)通過(guò)各齒輪的傳動(dòng)帶動(dòng)線套高速旋轉(zhuǎn)，使各線套不斷出線纏繞。再由伺服電機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)拉動(dòng)以經(jīng)纏繞好的線。
三、功能特點(diǎn)
高速繩帶編織機(jī)運(yùn)用了耐特PLC，整個(gè)系統(tǒng)可在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中自由調(diào)整變頻器的頻率，可按照客戶的需求隨意調(diào)整出帶的快慢；該系統(tǒng)可設(shè)為多段節(jié)距運(yùn)作，可按照客戶的需求隨意調(diào)整線的粗細(xì)；且該系統(tǒng)還配備了斷線報(bào)警功能，當(dāng)設(shè)備有斷線故障發(fā)生時(shí)，整套設(shè)備會(huì)自動(dòng)停下來(lái)，等待操作人員來(lái)處理異常，待異常重新處理完畢后，方可繼續(xù)工作。
四、結(jié)語(yǔ)
整個(gè)高速繩帶編織機(jī)經(jīng)過(guò)近一年的使用證明：耐特PLC可編程控制器工作是可靠的，性能是優(yōu)良的，整個(gè)控制系統(tǒng)好用、易用；耐特ST-200PLC控制器是一種非常好用的控制設(shè)備，它工作可靠，成本低廉，性能優(yōu)異。用耐特ST-200PLC控制器可以制造出非常出色的控制系統(tǒng)。
展開(kāi) 耐特自控PLC的Modbus控制與脈沖輸出在高速繩帶編織機(jī)運(yùn)用中的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)
一、設(shè)備簡(jiǎn)介
高速繩帶編織機(jī)是紡織制造業(yè)的一種自動(dòng)化編織設(shè)備，其主要是通過(guò)多條線高速交錯(cuò)纏繞成型。
二、產(chǎn)品選型及設(shè)計(jì)
硬件配置采用CPU224XP,
為了能夠?qū)崿F(xiàn)線高速纏繞。硬件上我們采用一個(gè)變頻電機(jī)和一個(gè)伺服電機(jī)，通過(guò)變頻器電機(jī)通過(guò)各齒輪的傳動(dòng)帶動(dòng)線套高速旋轉(zhuǎn)，使各線套不斷出線纏繞。再由伺服電機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)拉動(dòng)以經(jīng)纏繞好的線。
為了實(shí)現(xiàn)這一系列的動(dòng)作，PLC通過(guò)Modbus協(xié)議與變頻器進(jìn)行通訊和PLC用脈沖輸出控制伺服馬達(dá)。CPU224XP通過(guò)Modbus時(shí)時(shí)讀取變頻器頻率，使PLC才能在第一時(shí)間進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，極大減小數(shù)據(jù)延遲和錯(cuò)誤；CPU224XP通過(guò)端口Q0.0脈沖輸出，脈沖數(shù)和脈沖周期由客戶輸入的帶子長(zhǎng)度和節(jié)距等參數(shù)經(jīng)過(guò)復(fù)雜的計(jì)算而得出的。通過(guò)脈沖數(shù)量來(lái)控制點(diǎn)機(jī)的行程比一般的方式更加精準(zhǔn)。
三、功能特點(diǎn)
高速繩帶編織機(jī)運(yùn)用了耐特PLC，整個(gè)系統(tǒng)可在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中自由調(diào)整變頻器的頻率，可按照客戶的需求隨意調(diào)整出帶的快慢；該系統(tǒng)可設(shè)為多段節(jié)距運(yùn)作，可按照客戶的需求隨意調(diào)整線的粗細(xì)；且該系統(tǒng)還配備了斷線報(bào)警功能，當(dāng)設(shè)備有斷線故障發(fā)生時(shí)，整套設(shè)備會(huì)自動(dòng)停下來(lái)，等待操作人員來(lái)處理異常，待異常重新處理完畢后，方可繼續(xù)工作。
四、結(jié)語(yǔ)
整個(gè)高速繩帶編織機(jī)經(jīng)過(guò)近一年的使用證明：耐特PLC可編程控制器工作是可靠的，性能是優(yōu)良的，整個(gè)控制系統(tǒng)好用、易用；耐特ST-200PLC控制器是一種非常好用的控制設(shè)備，它工作可靠，成本低廉，性能優(yōu)異。用耐特ST-200PLC控制器可以制造出非常出色的控制系統(tǒng)。
展開(kāi) TexGen與abaqus聯(lián)合實(shí)現(xiàn)編織材料的建模------案例二十二
TexGen是一款開(kāi)源的編織結(jié)構(gòu)建模軟件，以Python編寫，方便導(dǎo)入abaqus，同時(shí)支持腳本操作，十分方便。本文將完整的介紹建模的過(guò)程，方便大家學(xué)習(xí)入門。其中每一種紡織品由若干根紗線組成，每根紗線又由節(jié)點(diǎn)組成。文件格式讀入Tg3，支持導(dǎo)入Cfl和Txt。
軟件界面如圖：
創(chuàng)建一個(gè)名為weave_model的空白模型
創(chuàng)建橫向與縱向編制數(shù)量。不同層之間間距，編織的厚度
自上而下的內(nèi)容分別代表：
1，經(jīng)紗，緯紗 - 選擇所需的紗線數(shù)量
2，紗線間距 - 默認(rèn)情況下，這對(duì)于經(jīng)紗和緯紗都是相同的
3，紗線寬度 - 默認(rèn)情況下，這對(duì)于經(jīng)紗和緯紗都是相同的
完成創(chuàng)建效果
單擊紗線交叉以切換交叉紗線的垂直順序，從而定義編織圖案。
單胞模型堆疊：
導(dǎo)入abaqus效果圖（網(wǎng)格模型與幾何模型）
類似的也可以生成4*4的單胞模型用于堆疊
模型五層堆疊效果圖
展開(kāi) ：可編織與大規(guī)模制備的紗線基汗液激發(fā)電池
近期，西南大學(xué)魯志松教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種柔性、可編織和大規(guī)模制備的紗線基汗液激發(fā)電池（CYSAB），其結(jié)構(gòu)包括炭黑修飾區(qū)段、鹽橋區(qū)段和鋅箔包裹區(qū)段。棉質(zhì)紗線作為良好的親水性基材，在人體出汗時(shí)可吸收汗液激發(fā)CYSAB產(chǎn)生電能。串并聯(lián)多個(gè)CYSAB可形成電池組，實(shí)現(xiàn)為小型電子元件供能。通過(guò)一體化設(shè)計(jì)，可在單根紗線上制備多個(gè)CYSAB，并可利用紡織工藝將其編織入面料中，從而實(shí)現(xiàn)CYSAB與傳統(tǒng)紡織工業(yè)的融合。使用CYSAB編織的供能織物可設(shè)計(jì)為頭帶和胸帶，用于志愿者運(yùn)動(dòng)分泌汗液的采集，為小型電子器件供能。整合CYSAB供能織物與拉伸型織物應(yīng)變傳感器，可實(shí)現(xiàn)志愿者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的穿戴式自供能監(jiān)測(cè)。相關(guān)工作以“A Weavable and Scalable Cotton-Yarn-Based Battery Activated by Human Sweat for Textile Electronics”為題，發(fā)表在《Advanced Science》上（Adv. Sci. 2022, 2103822，10.1002/advs.202103822）。
圖1. 分段結(jié)構(gòu)棉紗基汗液激發(fā)電池的設(shè)計(jì)思路、電池結(jié)構(gòu)及其工作原理。
人體汗液富含陰陽(yáng)離子，是一種生物相容性極佳的天然電解質(zhì)水溶液。當(dāng)其被紗線吸收后，可儲(chǔ)存在纖維間隙中并以之為通道進(jìn)行傳輸。在這一過(guò)程中，汗液中的離子會(huì)隨之在紗線纖維通道中自由移動(dòng)。因此，浸潤(rùn)汗液的紗線可作為鹽橋連接并隔離電池兩極。受傳統(tǒng)原電池結(jié)構(gòu)啟發(fā)，作者設(shè)計(jì)了一種分段式結(jié)構(gòu)CYSAB，其中炭黑改性的前段紗線、未修飾中段紗線和鋅箔包裹后段紗線分別充當(dāng)電池的陰極、鹽橋和陽(yáng)極。
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