专利名称：基于空间群p*对称性的三维编织材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种三维编织材料，尤其涉及一种基于空间群尸^对称性的三维编织材 料。
背景技术：
三维编织复合材料以其优异的力学性能得到航空航天、国防和医疗等行业的广泛 关注。由于受到加工工艺等因素的制约，三维编织复合材料的品种过少、加工效率低和工艺 成本高。要获得综合性能更好的三维编织复合材料，急需开发更多的三维编织工艺。目前 多数研究集中在四步法和二步法两种编织方法，而有关三维编织方法的预测的研究还处于 起步阶段。不同的晶格结构的晶体表现出不同的性能，采用晶体对称群可以将晶体几何结构 进行分类。参照对称群的研究方法，对编织材料的单元几何结构加以归纳研究，根据空间点 群和空间群描述的对称操作推得大量新的三维纱线交叉方法。然而作为新的三维编织材料 的工艺可行性和性能研究尚未展开。从满足空间点群5 为HM符号记法)，所有对称性操 作的基础上推导获得一种新的纱线交叉几何结构的单胞。将该单胞放入满足它的空间点阵 即可得到纱线连续的三维纱线交叉几何结构。
发明内容
本发明的任务在于提供一种基于空间群对称性的三维编织材料。本发明的技术方案在于是基于空间群对称性的三维编织材料，该编织材料的 编织几何结构为在三维空间延伸编织成的呈连续纱线的结构，编织几何结构中的代表性体 积单元中的纱线段满足空间点群^描述的点的对称性，编织结构整体上呈现将代表性体积 单元用空间群描述的平移对称操进行平移得到的三维空间相互交织在一起的三维编织 织物。所述具有点群^对称性的代表性体积单元，其推导基于点群〗的群元素描述的对称 操作为K (η为1 6)，可表达为「 X S S y
权利要求
1.基于空间群P〗对称性的三维编织材料，其特征在于，该编织材料的编织几何结构为 在三维空间延伸编织成的呈连续纱线的结构，编织几何结构中的代表性体积单元中的纱线 段满足空间点群5描述的点的对称性，编织结构整体上呈现将代表性体积单元用空间群 描述的平移对称操进行平移得到的三维空间相互交织在一起的三维编织织物。
2.根据权利要求1所述的三维编织材料，其特征在于，所述具有点群^对称性的代表性 体积单元，其推导基于点群^的群元素描述的对称操作为S6" (η为1 6)，可表达为
3.根据权利要求2所述的三维编织材料，其特征在于，所述空间群描述的平移对称 操，是在xyz坐标系中，将点群^所述纱线段组合在三维空间中作如下方式Ti = UXi+VYi+WZi (U, V, W 为基矢量)的平移对称操作。
4.根据权利要求3所述的三维编织材料，其特征在于，所述代表性体积单元的纱线段 组合具有ζ向厚度t，在xoy坐标面及与之平行的平面簇中，代表性体积单元的空间群描 述的平移对称操空间群Pl描述的平移对称操空间群描述的平移对称操空间群描述的 平移对称操截面为六角形截面，代表性体积单元的平移是以正六棱柱的六角形截面对角线 的整数倍平移，沿ζ向以2t的整数倍平移，三维编织材料中代表性体积单元所对应的点阵 为简单六角点阵，最终形成具有空间群h对称性的一种新的空间连续纱线交叉几何结构。
5.根据权利要求4所述的三维编织材料，其特征在于，所述各纱线段组合单胞具有表 面代表性体积单元、角部代表性体积单元和内部代表性体积单元，单层编织体代表性体积 单元总数N = = 3n2-3n+l(1)角部代表性体积单元N。空间群描述的平移对称操空间群Pj描述的平移对称操空间 群P^描述的平移对称操空间群Pi描述的平移对称操空间群P^描述的平移对称操和面部代 表性体积单元数Nf分别为Nc = 6, Nf = 6(n-2)(2)内部代表性体积单元数Ni为 Ni = N-Nf-Nc(3)η为编织织物截面正六角形某边上代表性体积单元数。
6.根据根据权利要求5所述的三维编织材料，其特征在于，所述每个编制纱线段组合 中心设置有轴向纱。
全文摘要
本发明涉及一种基于空间群对称性的三维编织材料，该编织材料的编织几何结构为在三维空间延伸编织成的呈连续纱线的结构，编织几何结构中的代表性体积单元中的纱线段满足空间点群描述的点的对称性，编织结构整体上呈现将代表性体积单元用空间群描述的平移对称操进行平移得到的三维空间相互交织在一起的三维编织织物。本发明的编织材料以满足点群对称性的代表性体积单元为基本结构单元推导出的满足空间群对称性的新的三维编织几何结构，通过对其工艺可行性的研究和对相应三维编织物的纤维体积百分含量的预测，得到了几何结构和性能优良的新三维编织材料品种。本编织材料阵列采用了正六边形，使携纱器的运动轨迹便于实现，容易组织生产。
文档编号D04C1/06GK102041635SQ201010604239
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者李天兴, 苏冰, 马文锁 申请人:河南科技大学