解锡明 吴 宁 王 玉

1. 天津工业大学纺织科学与工程学院，天津300387；2. 天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室，天津300387

纤维立体织物增强复合材料因具有更强的可设计性能和优异的整体力学性能，被广泛用作航天航空、汽车、能源等领域的承力结构件[1-3]。在纤维立体织物的织造过程中，多层纱线间会由于频繁地接触而极易引起纱线的损伤，这种损伤不仅会导致纱线力学性能的降低，还会造成织造过程的中断，甚至影响复合材料的整体力学性能[4-6]。因此，摩擦和磨损一直是纤维材料应用中不容忽视的问题。

早在20世纪三四十年代，国外学者就对纤维材料的摩擦和磨损行为进行了一系列研究[7-9]，并在此基础上，针对纱线织造过程中的摩擦磨损问题展开了大量的研究。

Lee等[10]研究表明，碳纤维三维编织立体织物中经纱的拉伸断裂强度最大值相比未织造前的减小了12%。Cornelissen等[11]采用绞盘法研究了碳纤维束与金属，以及碳纤维束之间的摩擦机理，结果表明，接触面的表面粗糙度是影响碳纤维束与金属间摩擦磨损行为的主要因素，而碳纤维束的相对运动方向是影响碳纤维束之间摩擦磨损行为的主要因素。Archer等[12]对比分析了立体织造过程中不同种类的碳纤维纱线的织造损伤程度，结果表明碳纤维纱线的拉伸断裂强度整体减小了9%～10%，且12K、6K和3K碳纤维纱线之间的拉伸强度偏差小于3%。Chakladar等[13]就碳纤维束的弯折角度对纤维束之间和纤维束内部长丝的摩擦机理的影响进行了探讨，并建立了数学模型，结果表明弯折角度对纤维摩擦损伤状况影响显著，且纤维束内部长丝的摩擦系数随着反复拉伸次数的增加而减小。……