空间可收展卫星天线金属网的编织工艺及其性能研究 64页

学校代码：10255学号：2110014东华大学硕士学位论文空间可收展卫星天线金属网的编织工艺及其性能研究WarpKnittingTechnologyandPerformanceResearchofMetalMeshforSpacecraftDeployableAntennaReflector专业：纺织工程作者：邵光伟导师：陈南梁教授答辩日期：2014年1月万方数据 东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日万方数据 东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据 东华大学硕士学位论文摘要空间可收展卫星天线金属网的编织工艺及其性能研究摘要柔性经编金属网眼织物作为研制空间可收展卫星天线的关键性基础材料，其编织工艺和性能研究最为重要。成型金属网眼织物的各种力学性能对金属网在后期的应用、使用寿命、与展开机构的结合等方面具有极大价值，特别是随着卫星天线工作频段的要求越来越高，对金属网的性能要求也越来越高。此外，国外对这种网面材料的研究已经较为成熟，而我国在这方面的研究尚处于起步阶段。因此，从各方面来说，对这种卫星天线金属网眼织物的编织工艺、网格结构及其性能等进行研究具有极其重要的意义。本课题主要对金属网的编织工艺进行优化，对编织成型的金属网进行力学性能测试和分析，具体内容如下：首先，对金属单丝进行性能测试，主要是测试其断裂强力和断裂伸长率。将金属单丝编织成幅宽1米到3米不等的金属网，一般需要三步，即单丝并线，纱线整经和上机编织。本课题从金属网的整个编织工艺过程出发，对并线机、整经机和经编机的相关部件进行选择、改造，对并线工艺、整经工艺和经编工艺进行优化。对编织成型的金属网进行超声波清洗，烘干后真空包装储存，供试验或后续加工使用。其次，参考相关测试方法和标准，对选择的三种经编金属网眼织物的顶破性能进行测试。对柔性经编金属网眼织物进行预置切口，包i万方数据 东华大学硕士学位论文摘要括单边、双边和中心切口，然后再对切口试样进行缝合，并在相同的条件下对他们进行拉伸性能测试。经编金属网眼织物的正泊松比效应导致了明显的束腰现象和特殊的倒三角形应力集中区。在不同切口长度下，研究三种切口试样的切口敏感性。对比分析了完整无损试样、切口试样和切口缝合试样的破坏过程和拉伸性能。预置切口明显地劣化了柔性经编金属网眼织物的力学性能，不同切口形式、不同切口长度对网眼织物的影响不同，且完整无损试样、切口试样和切口缝合试样具有相似的拉伸破坏过程。通过对力学性能的研究，为金属网生产编织工艺和实际应用提供指导。最后，对本课题的研究结论进行总结，指出本课题存在的一些不足，并对下一步研究重点提出自己的看法，希望对以后金属网的生产编织和实际应用提供参考。关键词：金属网眼织物，超细金属丝，经编，编织工艺，性能测试ii万方数据 东华大学硕士学位论文ABSTRACTWarpKnittingTechnologyandPerformanceofMetalMeshforSpacecraftDeployableAntennaReflectorABSTRACTTheflexiblewarpknittingmetalmeshiscrucialbasematerialofthedevelopmentofthedeployablereflectorantennaatuniverse,anditisveryimportanttoresearchabouttheirwarpknittingtechnologyandperformance.Especiallywiththedemandoftheworkingfrequencyofthesatelliteantennaishigherandhigher,highperformanceofthemetalmeshisbecomingmoreandmorerequirement.Aseriesofmechanicalpropertiesofthemetalmeshbetested,whichisnecessaryforthefutureapplication,lifetimeandsurfaceprecisioncontrolinthespaceofthemetalmesh.Inaddition,foreignstudyofthemetalmeshhasbeenrelativelymature.However,ourresearchinthisareaisstillinitsinfancy.Forthesereasons,theresearchofthewarpknittingtechnology,meshstructureandpropertiesofthemetalmeshfabricsbeinstalledonsatelliteantennaareimportantfromallsides.Warpknittingtechnologyofthemetalmeshareoptimized,andsomebasicperformancesofknittedmetalmesharetestedinthepaper.Firstofall,thebreakingstrengthandelongationatbreakofmetalmonofilamentsaremainlytested.Generally,thereare3stepsinvolvingmetalplyyarnofdoubling,warpingandwarpknittingduringwholeweavingprocess.Fromwholeknittingprocessofthemetalmeshinthepaper,relatedassemblyunitsofdoubling,warpingmachineandwarpknittingmachineareselectedandredesigned,anddoublingtechnology,warpingtechnologyandwarpknittingtechnologyareoptimized.Metalmeshmustbecleaned,soultrasoniccleanerwasusedtoeliminateoil,handsweat,dustandotherpollutionintheweavingprocess.Andaftercleaning,metalmeshwouldbeconductedbyvacuumpackingforapplicationofexperimentandsubsequentprocess.Secondly,burstingpropertyofthreekindsofwarpknittingmetalmeshbechosearetestedrefertotherelevanttestmethodsandstandards.Inthiswork,threedifferentkindsofnotchinvolvingsingleedgenotch(SEN),doubleedgenotch(DEN)andcentralnotch(CEN)werepresetinflexiblewarpknittingmetalmesh,then,stitchthesamples.Andthetensilepropertiesofalliii万方数据 东华大学硕士学位论文ABSTRACTsamplesweretestedunderthesamecondition.PositivePoisson"sratioeffectofwarpknittingmetalmeshgaverisetoobviouswaistwindingandspecialinvertedtriangleloadingarea.Threekindsofnotchsamples’sensitivitywereinvestigatedthroughdifferentnotchlength.Thenfailureprocessandtensilepropertieswerecontrastedandanalyzedbetweenintactsamples,notchsamplesandstitchedsamples.Thenotchprocessionobviouslydeterioratedthemechanicalpropertiesofflexiblewarpknittingmetalmesh,differentformsofincisionandincisionlengthhaddifferenteffectonmeshfabricandtherewasasamefractureprocesshappenedinthethreeabovesamples.Basedontheresearchofthemechanicalpropertiesofmetalmesh,provideguidanceinweavingprocessandpracticalapplicationofmetalmesh.Finally,wesummarizesomeconclusionsoftheproject,pointoutsomeshortagesandsomeproposalforfurtherresearches,whichcanprovidesomevaluablereferencesforthemanufactureandpracticalapplicationofthemetalmesh.ShaoGuangwei(TextileEngineering)Supervisedby:Prof.ChenNanliangKEYWORDS：metalmesh;ultrafinemetalmonofilament;warpknitting;warpknittingtechnology;performancetestiv万方数据 东华大学硕士学位论文目录目录第一章绪论.................................................................................................................11.1研究背景.........................................................................................................11.2研究现状.........................................................................................................11.2.1国外金属网天线的研究现状...............................................................11.2.2国内金属网天线的研究现状...............................................................31.2.3金属网网面材料的研究.......................................................................31.3金属网的性能要求.........................................................................................51.3.1力学性能...............................................................................................51.3.2微波电性能...........................................................................................61.3.3尺寸结构...............................................................................................61.3.4各种力学性能测试的标准和方法.......................................................71.4本课题研究意义、内容及方法...................................................................101.4.1本课题研究意义.................................................................................101.4.2本课题研究内容及方法.....................................................................10第二章金属网编织前的准备...................................................................................122.1单丝性能测试...............................................................................................122.1.1试验条件.............................................................................................122.1.2测试数据.............................................................................................122.2并线工艺及其优化设计...............................................................................132.3整经工艺及其优化设计...............................................................................152.3.1整经的要求.........................................................................................162.3.2整经机的优化.....................................................................................162.3.3经纱退绕方式.....................................................................................162.3.4筒子架张力装置.................................................................................172.4本章小结.......................................................................................................18第三章金属网的编织与清洗...................................................................................193.1金属网经编机的选择及工艺优化...............................................................193.1.1织针的选择.........................................................................................193.1.2梳栉横移机构的选择.........................................................................193.1.3送经路径的优化................................................................................203.1.4牵拉卷取机构优化.............................................................................21I万方数据 东华大学硕士学位论文目录3.1.5起头方式.............................................................................................213.1.6边撑装置.............................................................................................223.2高频金属网的编织工艺...............................................................................223.3低频金属网的编织工艺...............................................................................233.4金属网的清洗...............................................................................................243.4.1超声波清洗的原理.............................................................................243.4.2超声波清洗的优势.............................................................................243.4.3超声波清洗的主要设备及工艺.........................................................253.5本章小结.......................................................................................................25第四章金属网的性能测试.......................................................................................274.1顶破性能.......................................................................................................274.1.1试验准备.............................................................................................274.1.2顶破特征曲线.....................................................................................294.1.3顶破破坏形态.....................................................................................304.1.4金属网顶破性能的影响因素.............................................................304.1.5金属网顶破性能与单向拉伸性能的关系.........................................324.2切口拉伸性能...............................................................................................324.2.1试验准备.............................................................................................334.2.2切口试样的破坏过程分析.................................................................354.2.3切口试样的拉伸强力.........................................................................384.2.4切口试样拉伸负荷一伸长曲线.........................................................404.2.5切口敏感性.........................................................................................414.3切口缝合性能...............................................................................................424.3.1切口试样的缝合.................................................................................424.3.2切口缝合试样的拉伸破坏过程.........................................................434.3.3切口缝合试样的拉伸负荷一伸长曲线.............................................444.4本章小结.......................................................................................................45第五章总结...............................................................................................................475.1本课题研究结论...........................................................................................475.2本课题研究不足和展望...............................................................................48参考文献.....................................................................................................................50攻读硕士学位期间发表的论文.................................................................................54致谢.............................................................................................................................55II万方数据 东华大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论1.1研究背景随着通讯、广播、地球和空间探测等事业的飞速发展，大型卫星天线的需求越来越多。为减小地面接收装置，提高信号传输能力，要求卫星天线尺寸越大越好。这些天线网面口径从几米到数百米不等，并且需要具有高精度反射特性。当天线网面口径大于运载火箭的有效装载尺寸时，要求天线能够折叠收缩，安放在[1]火箭整流罩内，待其进入预定轨道后，再展开成工作状态，这种卫星天线即称为可收展卫星天线。因此，可收展卫星天线应具有体积收缩比大、展开可靠性高、重量轻等性能。反射面材料是卫星天线最重要的部分，目前，能够满足这些要求的天线反射面材料有两种，即网状反射面和膜面反射面，表1-1为两种反射面天[2]线的比较。表1-1两种反射面天线的比较天线名称优点最终用途网状反射面天线成型精度高、性能稳定技术趋于普遍与成熟体积收缩比大、结构质量发展前景较好，起步较晚、膜面反射面天线轻、工作寿命长尚处于研发阶段由于网状反射面天线具有成型精度高、性能稳定等优点，在国外，口径十米以上的天线大多采用网状反射面，因此，在现有的大型空间可收展卫星天线项目中，其技术应用是最为普遍和成熟的。网面材料是制作网状反射面天线的主要材料，主要有经编网眼织物和机织网格织物两种，其中以经编工艺编织的网眼织物较为常见。原料通常是由超细的金属丝如不锈钢丝、钨丝、钼丝或石墨纤维束等，[3-8]再在其表面涂覆或电镀上一种具有优良电性能的贵金属物质如金、银、铑等。金属网卫星天线具有展开体积大、成形精度高、频率覆盖广、性能稳定、相对柔软等特点而被广泛应用。金属网的网面性能、使用工作特性及其技术进步是决定可收展卫星天线性能、效率和寿命的关键，已成为各国争相研究的热点。1.2研究现状1.2.1国外金属网天线的研究现状美国、俄罗斯和日本等国已将金属网状天线用于各频段卫星，金属网天线直径由小到大，有多种展开方式。从低频段到高频段，从近地空间到深远太空，网1万方数据 东华大学硕士学位论文第一章绪论状展开天线正向大型化、系列化、多样化、综合配套方向稳步推进。美国是研究、制作和应用金属网卫星天线最多的国家。洛克希德公司研制了镀金钨丝金属网，Harris公司研制了镀金钼丝金属网，休斯公司采用镀金ARACON纤维编织成反射面材料，其它公司还对镀金尼龙丝、镀金镍铬丝等编织网进行了研究。总体来讲，美国的金属网天线大多采用镀金钼丝网。美国用在各个频段天线上的网面材料是直径为0.025-0.035mm的镀金钼丝编织而成的针织网孔布，例如，ATS26卫星上使用的口径9m的天线，MUS2ES2B航天器上使用的口径为8m的天线，TDRSS卫星使用的口径为4.9m的天线等都属于此类镀[9]金钼丝针织网孔布。俄罗斯对多种镀层金属丝进行了研究，最终选择镀镍不锈钢丝，其直径为0.05mm，采用单股编织。莫斯科动力学院特别设计局生产的金属网网格图案与美国的金属网图案一样。克拉斯诺雅尔斯克的应用力学与机械联合生产体合作编织的金属网图案为类似于蚊帐布的多边形网眼织物，同时机械联合生产体还生产[10]了镀金钨丝网。表1-2列出了俄罗斯生产的部分金属网的性能指标。表1-2俄罗斯镀金钨丝网技术指标适用直径网丝工作拉力面密度折叠规格型号反射率2频段/mm根数（g/cm）（g/m）次数尺寸/mCMTB15Ka0.0153≥97%20≤1101001.2×6CMTB113GHz0.0112≥98%8≤302001.2×62006年，日本发射的工程试验卫星-8（又名菊花-8）装载2个直径为13m[11]的可收展卫星天线金属网，其反射面是用镀金钼丝编织而成的。图1-1日本工程试验卫星-8综上所述，美国和日本的卫星天线反射面材料大多采用镀金钼丝网。俄罗斯曾对多种镀层不锈钢丝进行过研究，最终选用了镀镍不锈钢丝，并编织成金属网，除此之外，还编织了镀金钨丝金属网。因此，在可收展卫星天线反射面材料上，2万方数据 东华大学硕士学位论文第一章绪论国外主要是采用表面镀金、镍等贵金属的超细金属丝，如钼丝、不锈钢丝、钨丝等，编织成网眼结构织物，该网眼织物具有弹性好、重量轻等特点。1.2.2国内金属网天线的研究现状我国在大型空间可收展卫星天线方面的研究起步较晚。国内从事此方面工作的单位主要有：航天科技集团五院西安分院、浙江大学、天津大学、西安电子科技大学等，他们主要对可收展卫星天线的各种网面成型理论进行了研究。在卫星天线金属网材料方面，国内只有航天科技集团五院西安分院和贵研铂业股份有限公司（昆明贵金属研究所）合作进行了相关研究。贵研铂业股份有限公司主要负责金属丝材料制备、网面编织、金属网性能测试等方面的研究，以镀镍不锈钢丝和镀金钼丝为原料，采用单根金属丝或多根金属丝合股，经过经编机编织成金属网。航天科技集团五院西安分院对金属网进行了电性能、空间环境以[12]及网面成型等方面的研究，并对多种规格的金属网进行了样机的研制。2008年，西安空间无线电技术研究所与东华大学合作正式启动了空间可收展卫星天线金属网的研发项目，目前各方面均已取得了突破性进展。1.2.3金属网网面材料的研究金属网网面材料是卫星天线金属网最重要的部分，网面材料的性能直接决定了卫星天线的应用性能和使用寿命。网面材料除具有重量轻、弹性好、尺寸稳定、抗蠕变性、可折叠性及优异的电性能之外，还要满足真空环境下冷热温差交变、抗辐射和无源互调等要求。空间可收展卫星天线所使用的网面材料，一般是由镀金钼丝、镀镍不锈钢丝、镀金钨丝等超细金属丝经经编编织成金属网眼织物。金属网在其工作频段的反射系数必须达到90%以上，一般要求大于95%，而且网面接触电阻不超过5Ω。在空间可收展开卫星天线金属网材料方面，早在上世纪80年代美国就已经开始了这方面的研究。1983年，Boan等人以直径为10-38μm的镀金钨丝为原料，采用机号为E20经编机将其编织成金属网孔布，作为卫星天线反射面材料。由于镀金钨丝的直径极细，以其为原料编织的金属网反射面具有优异的弹性和柔软度，这有利于提高天线的反射精度。此外，钨丝本身较小的热膨胀系数，可以有效的避免金属网由于网面温度分布不均匀而发生的热变形。研究表明镀金钨丝所具有的多种特性，[3]使其适合作为卫星天线反射面材料。[13]由于镀金钨丝的密度大，耐辐射性能差，于是，Boan等人又在1987年发明了一种新型的网状材料用来制作天线反射面，这种网是由一种包覆有应力吸附层的石墨纤维束编织而成。与之前的镀金钨丝金属网相比，他们认为镀金的石墨纤维束编织而成的经编网孔布在各项性能上均有一定的提高，可以作为天线反射面材料的更好选择。3万方数据 东华大学硕士学位论文第一章绪论尺寸稳定性是大口径网状反射面天线的重要性能指标之一，网状反射面天线变形的主要原因是网面材料的热膨胀和热收缩。因为在太空环境中，太阳光直射下的网面材料温度能达到100℃以上，而阴影处的温度甚至低于-100℃，温度分布的极不均匀易使网面产生变形，进而对天线的电性能产生影响。[4]Levy通过对天线反射面网状材料进行研究发现，在直径为9m的卫星天线上金属网反射面表现优良，但应用在更大口径的天线时，其热膨胀系数明显过大。此外，他还指出，在天线装载的过程中，金属网不可避免地会发生折叠，使网面产生较高的挤压，从而很容易造成金属丝的硬化、纠缠，或者化纤纱线表面金属镀层的破坏。在蠕变的作用下，金属丝或化纤丝会发生塑性变形，进而造成网面材料的变形，使天线的反射精度下降。而且如果化纤丝表面的金属镀层脱落或存在裂痕时，在空间紫外线的辐射下，纱线发生老化，这将对天线的机械性能和电性能造成直接影响，并降低其使用寿命。为此，Levy研制了一种高强度、低热膨胀系数、耐老化性、耐蠕变性的新型天线反射面材料。该材料以一束含有多根无定形二氧化硅纤维的纱线作为基体，外层喷涂导电性能优异的金属层，金属层一般为金、银、铜或铝。[5,14]Wade采用一种纱罗组织结构的机织网格织物作为卫星天线的反射面材料。所用纱线为包芯纱结构，芯纱直径为25.4μm的金属丝，在其外层分别按顺时针、逆时针两个方向包缠两根细度为55旦尼尔的纱线，且该纱线为非导电材料。文章通过对多种材料性能的对比发现，直径为25.4μm的铂/铜合金丝或直径为30.5μm的银丝与55旦尼尔的尼龙长丝束组合成复合纱线，该纱线织造而成的网格织物在-150℃到100℃的工作温度区间内，其热膨胀系数接近于零。[6,15,16]Sinba发明了一种新型的网孔织物用做卫星天线的反射面材料，该织物采用的也是纱罗组织结构。芯纱由一根带有绝缘层的金属丝和一根抗拉性能优异的填充纱线组成，包缠纱是另外一根抗拉纱线，包缠的螺距以每英寸10个为最佳。金属丝为10μm-38μm直径的铂/铜合金丝，填充纱和包缠纱分别选用125旦尼尔和70旦尼尔的涤纶丝。为避免网面由于金属丝的相互接触而产生无缘互调现象，同时也为了改善金属丝的力学性能，在其表面喷涂一层绝缘层，该绝缘层的厚度一般在7.6μm-12.7μm之间。此外，包芯纱的外层还涂有一层不透明的硅胶，以保护涤纶免受空间紫外线的分解。贾伟、魏贺和张磊以超细镀金钼丝、镀镍不锈钢丝等为原料，采用管式绞线将3-4根金属丝并成纱线，用改造后的经编机对其进行编织，对高频金属网采用经平绒和经缎绒组织进行编织，对低频金属网采用的是开口经缎组织，其中，魏[17-19]贺还采用了经绒缎组织对高频金属网进行了试织。AmaneMiura和MasatoTanaka将单梳开口经缎组织、经绒平组织、单梳经平缎纹组织三种织物组织结构进行比较发现，单梳开口经缎组织的金属网具有各4万方数据 东华大学硕士学位论文第一章绪论向同性的弹性。由于卫星天线金属网在工作时会受到不同方向力的同时拉伸，因此金属网弹性方面的各向同性是非常重要的，并且在不同方向入射波下的试验中[8]发现，具有各向同性的单梳开口经缎组织金属网织物的电性能更好。(a)单梳开口经缎组织(b)经绒平组织(c)单梳经平缎纹组织图1-2三种金属网线圈结构图1.3金属网的性能要求郑建生等人根据空间可收展卫星天线的结构特点和使用环境，对金属网面材料的性能要求进行了系统的分析研究，这些性能要求具体体现在力学性能、微波[20]电性能和尺寸结构等方面。1.3.1力学性能（1）工作预紧张力，即金属网面铺展及精度调准工艺过程中所需的力，其大小一般在网面材料的弹性拉伸力范围内。当张紧力太大时，会对网面支撑与展开结构的刚度提出过高的要求；张紧力太小时，则会对网面精度的恢复和长久保持产生不良的影响。（2）网面弹性，要求金属网面必须具有多向弹性，并且在工作预紧张力条件下，其纵向和横向延伸率应尽可能的相等，且不能太小，网面弹性取决于金属网面的编织工艺结构与超细金属丝材料的性能。（3）拉伸断裂强度，金属网的拉伸断裂强度一般不小于1kg/cm，断裂伸长率不超过50%。（4）可折叠性和抗皱性，卫星天线金属网在进入工作状态之前，需要对其进行多次的网面收展实验，因此，要求网面材料应具有良好的可折叠性和抗皱性，即在规定的最小折叠半径下，经过多次大角度折叠后不产生明显的折痕，以免对天线的曲面反射精度造成不良影响。（5）抗蠕变性，金属网在多次收展过程中，金属纤维容易发生蠕变，因此网面材料应具有良好的抗蠕变性能，以保证反射体曲面精度的稳定。（6）抗脱散性，金属网在安装、调试、装载和使用过程中，局部纱线可能会出现折损、断裂或被高能粒子侵蚀的现象，为了减少局部纱线断裂对整个金属5万方数据 东华大学硕士学位论文第一章绪论网面的影响，网面材料应具有良好的抗脱散性，即网面不会因为局部破损而自行松散或破损孔洞严重扩大。金属网面材料的这些力学性能主要取决于网面材料的编织工艺、组织结构以及金属丝纱线原料的性能。1.3.2微波电性能金属网的微波电性能是影响卫星天线使用性能最重要的因素之一。微波在金属网表面主要产生两种损耗，一种是由金属网的网格间隙产生地泄漏损耗；另一种是由于金属丝纱线之间的电接触不良或金属网的网眼尺寸不均匀造成的无源[21]互调现象所产生的杂波及功率损耗。因此，对金属网微波电性能的要求具体有以下两个方面：（1）微波反射系数，金属网面材料的微波反射系数必须在90%以上，一般地，当网眼的尺寸小于入射电波波长的1/20时，金属网的反射系数即可达到95%[22]以上。（2）无源互调和介电损耗性能，金属网面材料应尽可能少的产生无源互调干扰和介电损耗，可用网面接触电阻来表征该项性能，网面接触电阻越小，其产生的无源互调干扰和介电损耗就越小，当网面接触电阻不大于5Ω时，金属网就可具有较好的电接触稳定性。金属网面材料的微波电学性能主要取决于网面材料的编织结构、网眼形状和尺寸、网眼分布的均匀性、金属丝的直径及其表面镀层等因素。1.3.3尺寸结构受经编机幅宽的限制，编织出的金属网还需进行后续成形加工。所谓成形加工就是将编织出来的金属网按工艺要求一块块缝合拼接在一起，形成较大直径的网状天线反射面。为了满足成形加工的要求，同时便于运载，在尺寸结构方面金属网应满足如下要求：（1）轻质化，由于火箭运载能力的限制，为减轻重量，要求金属网应轻质化。通常用单位面积重量来衡量该项指标，一般要求金属网面材料的单位面积重2量不超过200g/m。（2）外型尺寸，编织的金属网织物在外型尺寸上应大于后续成型工艺所要求的最小幅宽尺寸，并且能较容易的进行缝接。（3）风阻系数，太空中充满各种高能粒子，为避免金属网面材料被破坏，金属网网眼应尽可能大，以降低其风阻系数。除以上三个方面的性能要求外，在太空中工作的卫星天线金属网面材料还必须具有较低的热膨胀系数和较强的抗辐射性能，这主要取决于金属丝原料本身的性能。6万方数据 东华大学硕士学位论文第一章绪论1.3.4各种力学性能测试的标准和方法（1）撕裂性能测试织物边缘在一集中负荷作用下被撕开的现象称为撕裂。撕裂强力的测试方法[23]有舌形法（包括单舌法和双舌法）、梯形法、落锤法和翼形法等。张海霞等发现测试撕裂强力的4种方法有一些共同的特征，其中，最主要的特征是织物撕破是通过纱线的逐根断裂来实现的；第二个特征是断裂纱线四周的织物由于纱线的歪斜产生变形；第三个特征是有一组纱线产生滑移。作者对12种样布分别用单舌法和梯形法测试其撕裂性能，结果发现梯形法撕破强力数值普遍大于单舌法撕破强力的数值，但是三条曲线变化趋势基本相同。这就说明如果一组织物分别采用不同的撕裂方法来测试其撕破强力，对于同一块织物来说，不同的撕裂方法测试出的撕破强力数值可能会不同，但这种织物撕破强力的大小在这一组织物中所处的秩位却是基本相同的。也就是说这两种方法之间存在一定的[24]相关性和规律性。寿钱英采用单舌法对织物纵横两个方向进行撕裂性能测试。其中，样布规格为10cm×20cm，将试样放在温度为20℃，相对湿度为65%的标准大气压下平衡4小时，试验拉伸速度为100mm/min，夹持长度为100mm，实验仪器是YG065[25]型电子织物强力仪。罗以喜在TEXTEST多轴向拉伸测试仪上对复合材料进行双轴向拉伸载荷下开缝撕裂试验。复合材料以PVC为基体，增强纤维为涤纶高强低伸工业丝。将试样剪成宽各为50mm的十字形，然后开一小缝，初始开缝长度分别为5、10、15mm，初始开缝方向以纬向为0°作为基准，取0、15、30、45、60、75和90°方向。图1-3试样制作标准及TEXTEST多轴向拉伸测试仪试样结果表明：第一，两种不同规格的材料，其开缝撕裂特征曲线有相似之处，即曲线可以分为三个部分，高模量区→低模量区→较高模量区的变化直至断裂，断裂之后还有一段强力递减的情况，主要是由于PVC是韧性材料的原因。第二，在双向拉伸载荷下，无论经向还是纬向，随着初始开缝长度的增大，材料7万方数据 东华大学硕士学位论文第一章绪论的撕裂强力逐渐降低，同时撕裂应变也减小。这主要是因为初始开缝长度越大，剪断的纱线数量越多，材料承受拉伸的纱线就越少，相应地撕裂强力也越小。第三，各不同初始开缝角度的撕裂曲线特征相似，无论经向还是纬向，随着初始开[26]缝角度的增加，撕裂强力和撕裂应变呈现增加的趋势。（2）顶破性能测试顶破是指在垂直于织物平面的外力作用下，使其鼓起扩张而逐渐破坏的现象，它属于多向受力破坏。目前，顶破强力的测试方法主要有3种：胀破法、弹子法和钢球法。国外如美国、日本、韩国、加拿大、澳大利亚等采用胀破法测试。弹子顶破强力的测试依据为GB/T8878-2002《棉针织内衣》的5.4.1条，钢球法顶破强力的测试依据为GB/T19976-2005《纺织品顶破强力的测定钢球法》。弹子直径为20mm，钢球直径为38mm，二者采用的强力测试仪器均为国际通用的CRE等速伸长强力仪。为了解针织物顶破强力的几种测试方法，即胀破法、弹子法和钢球法之间的差异，王敏等选择8种不同类型的针织物进行测试和对比分析。结果表明，钢球法可以获得比弹子法更大的顶破强力；三种方法具有相似的破坏机理；三种测试[27]方法的结果相互之间具有良好的线性关系，三者之间具有很好的相关性。储才元和严濒景两人取对称于两垂直轴的各向异性平面体，各方向的应力与应变保持线性，应用平面体任意方向的拉伸模量与主模量间的关系式，推导得出平面体的顶破强力计算公式。顶破强力计算式中包含弹性常数（材料拉伸应力方向与主模量方向间夹角的函数）、材料最小断裂伸长率和试样尺寸等参数。并得出两种涤纶热轧非织造布的顶破强力理论计算值与试验结果随参数值变化的规[28]律基本一致的结论。D.Castro-Fresno等人针对金属防护网提出了特有的抗顶破强力的试验模型，[29]如图1-4所示。图1-4金属防护网顶破强力测试8万方数据 东华大学硕士学位论文第一章绪论（3）折皱性能测试目前对织物抗折皱性评价的方法有主观评价法和客观评价法两种，前者是依靠目测对织物抗折皱性进行评价的方法，后者是利用各种仪器对织物抗折皱性进行评价的方法。显而易见，客观评价法能较公正地对织物的折皱性进行测定。按测定原理不同，客观评价法可分为折皱回复角法、三维曲面法和灰度图像法等，但是这些方法均是针对普通的服用织物，是否适用于特殊的金属网眼织物需要进一步研究。[30]卢雨正等人认为评价织物抗皱性能的方法有主观评价和客观评价两类，并对这两类评价方法进行了阐述，重点论述了客观评价方法的发展现状，介绍了折皱回复角测量法、织物风格仪法以及计算机配合图像图形处理技术在织物抗皱性能评价过程中的应用。同时，对织物抗皱性能评价方法的发展方向提出了看法，即在客观评价方法上有所突破，利用计算机技术以及其他仪器设备，方便、快捷、经济的实现对织物抗皱性能的准确评价。[31]文献简要介绍了纺织品折皱形成原因，详述了折皱回复角法、三维曲面法、图像法等对织物抗折皱性进行评价的客观评价法。（4）蠕变性能测试蠕变是指材料在恒定张力作用下，其变形随时间的变化过程，是揭示材料应力应变随时间而变化的一种基本方法。[32,33]文献采用光杠杆法对非织造土工布蠕变量进行测试，并根据实测曲线，对建立的线性三元件模型进行参数拟合。光杠杆法测试原理是：光杠杆法利用光杠杆的等效放大原理可测出微小的位移。图1-5为光杠杆法测试装置示意图，其中，0为非织造土工布，1、2为上下夹头，3为使织物产生恒定负荷的重物，4为反光镜，5为点光源，6为钢性杆，7为测量板。如图1-6所示的试验，在重物3作用下，土工布会发生蠕变，从而带动钢性杆移动，使反光镜4转动一个角度a，反射光线随之转动一个角度反射至O’。OO’’、OO’及EO”的长度可以测量出，再根据几何关系即可得出蠕变量EF，约等于0.5EO”arctanOO’/OO”。图1-5光杠杆法测试装置配置图图1-6光杠杆法测试原理示意图9万方数据 东华大学硕士学位论文第一章绪论[34]胡淳等人参考ASTMD2990-01塑料的张力压缩弯曲变形及蠕变破裂的试验方法，在国产YG065H型织物拉伸仪上分别对两种试样进行单向强力拉伸和蠕变试验。试样分别为机织物和双轴向经编织物增强PVC压延类柔性复合材料。试样尺寸为300mm×25mm，夹持隔距为200mm，每个载荷水平下测试5块试样。试验结果表明，在同等载荷水平条件下机织物增强PVC压延类柔性复合材料的耐蠕变性能差于双轴向经编织物增强PVC压延类柔性复合材料，且材料所受载荷水平越高蠕变速率越大。1.4本课题研究意义、内容及方法1.4.1本课题研究意义随着通讯、广播、地球和空间探测等事业的飞速发展，大型空间可收展卫星天线的需求越来越多。用于制作网状天线的金属网是研制大型可收展卫星天线的关键性基础材料，其基础研究和应用技术最为重要。特别是随着卫星天线工作频段要求越来越高，对金属网的要求也越来越高，主要表现为金属网弹性柔软度好、编织断头少、网格结构稳定、拉伸各向同性等力学性能要求。为满足这些要求，对金属网眼织物的网格结构、编织工艺及其力学性能进行研究显得特别重要。对成型的金属网眼材料进行各种力学性能测试对后期金属网的应用、与展开机构的结合、金属网使用寿命等都具有重要意义。通过对金属网组织结构的优化设计，摆脱国外专利的束缚，使得国产的经编金属网达到国外先进水平。近十几年来，国内外在超细金属丝及其织物等方面的研究较少，特别是金属网眼织物结构设计、金属网各种性能表征和测试方法，测试仪器研制等方面的研究就更少了。因此，本课题对推动高模量金属丝织物结构设计、性能表征及其测试方法等方面具有重要作用。本课题对纺织科学理论的提升和创新具有很大的意义，对促进学科交叉具有推动作用，课题产品对产业用纺织品应用于高端市场具有引领作用。1.4.2本课题研究内容及方法本课题将从金属网的整个编织工艺过程出发，对单丝并线，纱线整经和上机编织等过程中涉及的机器设备进行选择，对具体工艺进行优化。然后对编织成型的金属网进行超声波清洗，烘干后真空包装、储存。最后，对清洗后的金属网进行力学性能表征和测试，包括金属网的顶破性能、切口拉伸性能及切口缝合性能，建立起金属网眼织物的表征手段，分析组织结构与各种力学性能的关系，各力学性能之间的关系。具体如下：（1）本课题从金属网的整个编织工艺过程出发，优化并线加工工艺，根据金属丝的特殊性对整经机设备及整经工艺进行选择和优化，对经编机机件与工艺分别进行选择和优化。编织出具有纱线断头少，网格结构稳定性好，拉伸各向同10万方数据 东华大学硕士学位论文第一章绪论性好等优良力学性能的金属网。（2）由于金属网表面附着有油剂、手汗、灰尘等杂质，这些杂质若不清洗干净，不仅影响金属网后续加工工序的顺利进行，而且还会对金属网的电性能造成影响，因此必须对编织出的金属网进行清洗。对金属网进行超声波清洗，并将清洗后的金属网真空包装、储存，以防止被再次污染。（3）通过参考其它高性能纤维织物的力学测试的方法和标准，对金属网力学性能测试的方法进行设计，提出相应的表征方式，并构建相应的测试设备和装置。然后，利用设计出的测试方法、标准和测试设备，对不同材料、不同组织的金属网眼织物的力学性能进行测试。这些力学性能主要包括金属网的顶破性能、切口拉伸性能及切口缝合性能，并分析其破坏过程、破坏机理等。最后，通过对不同材料不同组织金属网各种力学性能的比较，分析出金属网各种力学性能的影响因素，并由此指导改进编织工艺参数，建立其编织参数—网格结构—力学性能之间的相互协同关系。11万方数据 东华大学硕士学位论文第二章金属网编织前的准备第二章金属网编织前的准备金属网的编织工序需要三步：单丝并线、纱线整经和上机编织。单丝并线是指将3-4根超细金属丝按一定的方向绞合成一根纱线的加工工艺。整经是将并线后的金属丝纱线按照后续经编工艺所需要的根数和长度，在相同的张力下，平行、等速、整齐地卷绕到经轴上，以供经编编织使用。编织是将经轴上的金属丝纱线按照一定的工艺要求退绕下来，喂入经编机的针钩中编织成经编织物，形成金属网眼织物。2.1单丝性能测试为保证成品质量及后续编织工艺的顺利进行，对每一批单丝原料都要进行性能测试，主要测试其断裂强力和延伸率。2.1.1试验条件本课题在YG061-1500型纱线强力拉伸仪上，参照GB/T3916-1997单根纱线断裂强力和断裂伸长率标准，对镀金钼丝和镀镍不锈钢丝进行力学性能测试，单丝规格及相应测试条件如表2-1所示，其中每种单丝测试不少于5次，测试温度为20℃，相对湿度为65%，并计算出平均值、变异系数。表2-1两种单丝的规格及其测试条件品名直径/μm线密度/Tex拉伸隔距/mm试验速度/mm/min镀金钼丝276.625020镀镍不锈钢丝305.58250202.1.2测试数据表2-2镀金钼丝单丝测试结果试验次数断裂强力/cN断裂伸长率/%屈服伸长/mm初始模量cN/tex11083.6584.0011.9721093.6963.621.51531053.4293.811.21241093.623.7151.9751013.9244.0011.9761013.9243.9051.81871003.9244.0011.21212万方数据 东华大学硕士学位论文第二章金属网编织前的准备试验次数断裂强力/cN断裂伸长率/%屈服伸长/mm初始模量cN/tex81003.7724.0961.81891093.6964.0961.515101114.0394.0961.667111063.6584.2861.364平均值105.363.763.971.64标准方差3.980.170.180.28CV值/%3.784.524.6117.10表2-3镀镍不锈钢丝单丝测试结果试验次数断裂强力/cN断裂伸长率/%屈服伸长/mm初始模量cN/tex16419.6986.2871.79226421.1074.4772.86736420.464.8582.3346523.3935.7152.3356620.7656.8582.509平均值64.621.08465.6392.3656标准方差0.801.240.880.35CV值/%1.245.9015.6114.69从表2-2和表2-3可以看出，镀金钼丝与镀镍不锈钢丝相比：（1）镀金钼丝单丝的断裂强力远高于镀镍不锈钢丝，但其断裂伸长率较低，较低的断裂伸长率会带来极大的编织困难；（2）镀金钼丝单丝的CV值较镀镍不锈钢丝单丝低，这说明镀金钼丝的强力值波动较小。2.2并线工艺及其优化设计由超细金属丝编织而成的网眼织物是制作卫星天线反射面的主要材料。由于经编工艺的技术特点，要求所用纱线应具有良好的柔软性和延伸性，以利于纱线的成圈。与传统的纺织材料相比，金属丝较高的刚度、较差的弯曲性能和延伸性能使其在经编成圈过程中极易造成断纱现象，从而给编织带来非常大的困难，甚至无法编织。因此，可通过增加金属丝的柔软性来改善其刚度和弯曲性能，纤维弯曲过程中，通常用最小曲率半径来衡量金属纤维的柔软性。dr0（2-1）b13万方数据 东华大学硕士学位论文第二章金属网编织前的准备式中：r0-最小曲率半径；d-纤维的直径；εb-纤维的拉伸断裂伸长率。由公式（2-1）可知：当纤维直径越小，拉伸断裂伸长率越大时，纤维的最小曲率半径就越小，纤维就越柔软，因此提高金属丝的柔软性，可以通过减少金属丝的直径或提高金属丝的拉伸断裂伸长率两种途径来实现。金属丝的断裂伸长率由原料本身性能以及其加工工艺决定，一般很难改进。因此，为了增加其柔软性只有选择直径小的金属丝。金属丝直径越小，其断裂强力就越低，为得到所需要的机械强度，需对多根[17]较细的金属丝进行加捻合股。贾伟等人对多根钼丝进行环锭纺纱发现，钼丝长丝经过加捻合股之后，在自然松弛状态下呈现出一种类似螺旋线的外观形态。而具有这种外观形态的钼丝股线在相互接近的情况下很容易发生扭结的现象，从而严重影响其可编织性。图2-1表示2-7根钼丝股线发生扭结时的外观形态。[35,36]这主要是由钼丝股线较大的残余扭矩引起的。普通纱线一般是由大量的短纤维构成，无论是纤维的刚性，还是直径都要比金属钼丝小的多，因此在加捻过程中产生的内应力相对较小。而且在加捻过程中，可以对单纱进行反向加捻，以及纤维通过空间位置的转移有效地释放大部分残余扭矩，使纱线外观光洁自然。与普通纺织纱线恰恰相反，钼丝股线是由数根连续态的钼丝加捻合股而成，而且材料本身的刚性、直径都要比普通纺织纤维大的多，在加捻过程中会产生较大的内应力。并且由于空间的束缚，连续态的钼丝无法通过轴向空间位置的变化来释放内应力，因此，多重因素决定钼丝股线具有较大的残余扭矩。而且由于金属钼丝的高刚性、高模量、低延伸率等特点，相对于普通纺织纱线，其股线的残留扭矩对外观形态的影响要更为显著，如图2-2所示。图2-1钼丝股线外观图2-2钼丝股线扭结外观[37]贾伟等人受电线电缆行业中加工金属缆线的启发，对金属钼丝进行管式绞线方法试验。所谓管式绞线是指中心有单根或者数根原单线构成，单线一层层绞合在中心线的周围，相邻绞层的绞线方向可以相反也可以相同。试验研究发现，与传统的环锭纺纱相比，管式绞线所得到的钼丝股线结构紧密均匀，外观平直光洁。同时管式绞线工艺的纱线没有明显的残余扭矩，相邻纱线间不易发生相互缠结，纱线本身自向扭结的现象较少，大大提高了钼丝股线的可编织性能。因此本课题选用管式绞线法对镀金钼丝和镀镍不锈钢丝进行并线加14万方数据 东华大学硕士学位论文第二章金属网编织前的准备工，管式绞镀金钼丝纱线如图2-3所示。图2-3管式绞线所得镀金钼丝外观为了更好地满足超细金属丝的并线要求，对管式绞线机的关键机构进行如下的优化改造：（1）减小放线盘张力，对于25μm以下的超细金属丝，将放线张力控制在5-10g。（2）放线盘及金属丝走线优化，根据不同放线盘尺寸设置最佳的重心高度，通过芯轴和管壁内分别走线，提高绞线结构均匀性，使各股单丝的捻向角度和捻缩程度保持一致性。（3）传动部件采用陶瓷基导轮，减小摩擦构件对金属丝镀金层的磨损。（4）采取平衡摆杆式张力装置，控制引线张力、卷取张力及卷取速度。（5）根据不同的纱线细度，采用不同的绞距与绞线速度，使得纱线强度和伸长率达到最佳。2.3整经工艺及其优化设计整经是经编编织中不可或缺的一道准备工序。整经就是将并线的金属丝纱线按照工艺要求的经纱根数与长度，在相同的张力下，平行、等速、整齐的卷绕到盘头上，供经编编织使用。生产实践表明，整经质量的好坏不仅影响工厂生产效[38]率、工人劳动强度，而且经编坯布质量的80%取决于整经质量。常用的整经方法有三种：分段整经、轴经整经和分条整经。本课题选用分段整经方法，分段整经完成后，再并成织轴，这样经纱之间几乎没有差异，不会在布面形成纵条或张力痕，能够较好地提高金属网产品的稳定性。15万方数据 东华大学硕士学位论文第二章金属网编织前的准备2.3.1整经的要求在整经过程中，超细金属丝将会不断地与集丝板的孔眼、张力罗拉表面等整机部件发生摩擦，从而导致金属丝表面镀金层的磨损，而金属丝表面镀金层的好坏将直接影响天线反射面的电性能。加上金属丝延伸率较低，价格昂贵，易在经轴表面打滑等原因，因此，对金属丝整经工艺提出了更多新的要求，具体体现为如下几个方面：（1）为保证编织工序的顺利进行，在整经过程中，必须使金属丝各根经纱的张力保持均匀一致，并且不发生相对滑移。（2）与金属丝接触的整经机部件如集丝板、分纱筘、张力罗拉等对金属丝的摩擦作用应尽可能小，以降低对其表面镀金层的磨损。（3）由于金属丝延伸率较低，为保证整经过程的平稳进行应采用较低的整经速度，整经机主轴转速应保持在15m/min左右。（4）整经过程中不可对金属丝纱线进行给油或上蜡，以避免对金属网的电性能产生不良影响。2.3.2整经机的优化如图2-4所示为经过本课题改造优化后的整经机结构示意图。金属丝股线从筒子架1引出，经集丝板2，分纱筘3，伸缩筘4，导纱罗拉5后均匀地卷绕在盘头6上。与常用的分段整经机相比，去除了静电消除器、加油器和储纱装置。因此本课题通过对普通整经机进行优化改造，使其成为一台金属丝专用整经机。与普通整经机相比，优化后的整经机具有以下三个方面的优势：（1）从筒子架到盘头的整个行程得到较大程度的缩短，总行程不超过5m，减小了对金属丝纱线的浪费；（2）减少了经纱与整经机部件的接触磨损；（3）去除了给油、上蜡装置，在整经过程中保证了金属丝表面的洁净。图2-4金属丝整经机结构示意图2.3.3经纱退绕方式在整经工艺中，目前被广泛采用的经纱退绕方式是轴向退绕。对普通经纱整经来说，这种退绕方式有利于提高整经质量和速度，但超细金属丝本身刚性大，且在并线工艺阶段选用了有边线盘，因此轴向退绕容易造成经纱的扭结，影响后16万方数据 东华大学硕士学位论文第二章金属网编织前的准备序上机编织的顺利进行。切向退绕顾名思义是指经纱沿纱筒切线方向退绕，这是一种经纱拉着筒子绕锭子回转的退绕方式，这种退绕方式使经纱一直承受着一定的牵伸力，整经过程中金属丝纱线一直处于伸直状态，而不易发生自扭结情况，因此本课题整经经纱采用切向退绕方式。如图2-5所示为本课题采用的经纱切向退绕示意图和有边线盘。图2-5经纱切向退绕示意图和有边线盘2.3.4筒子架张力装置金属丝纱线整经工艺中最重要的是各根经纱的张力保持均匀一致，并且不发生相对滑移，因此筒子架张力装置的选择至关重要。电磁阻尼张力器是一种新型纱线张力装置，通过利用可调电磁场产生电磁阻尼力对纱线施加张力，如图2-6所示。纱线包绕在一个转轮上，转轮半径为R，转轮由轴承支承，其摩擦阻尼力距很小。转轮内设有电磁线圈，产生电磁阻尼力距F×r施加给转轮。通过改变线圈电流参数即可调节纱线张力的大小，T0和T1分别为纱线进入和离开张力装置时的张力，v为纱线速度。该张力器的最大优点是通过改变电流参数实现张力自动控制，可电脑准确控制纱线张力，张力调节方便，适应纱线品种广。并且该张力器还附设有传感器机构，与整经机联动可实现断经自停。为保证整经质量和后续编织顺利，采用这种[39]结构新颖，技术先进的电磁阻尼张力器。图2-6电磁阻尼张力装置17万方数据 东华大学硕士学位论文第二章金属网编织前的准备2.4本章小结本章主要对金属网编织前的工序进行准备，包括金属单丝性能测试，并线工艺及整经工艺，具体内容如下：（1）对镀金钼丝和镀镍不锈钢丝进行性能测试，主要是断裂强力和断裂伸长率，两种金属单丝相比较发现，镀金钼丝单丝的断裂强力远高于镀镍不锈钢丝，但其断裂伸长率低于镀镍不锈钢丝。（2）由于传统的环锭纺金属丝纱线具有明显地残余扭矩，相邻纱线间容易发生相互纠缠扭结的现象，结合贾伟等人的研究成果，对金属单丝进行管式绞线，并对管式绞线机的关键机构进行了优化改造。（3）对普通整经机进行优化，将其改造成为一台金属丝纱线专用整经机；采用经纱不易发生自扭结现象的切向退绕方式进行整经；筒子架张力装置采用结构新颖，技术先进的电磁阻尼式张力器。18万方数据 东华大学硕士学位论文第三章金属网的编织与清洗第三章金属网的编织与清洗本课题编织的金属网主要是高频金属网和低频金属网。所谓高频、低频金属网是指金属网应用于天线的工作频率，一般要求网眼直径尺寸小于天线反射波长的二十分之一。由于两种金属网的网眼尺寸和组织结构要求不一样，所以需分别采用不同机号的经编机进行编织，且每台经编机至少配备2把梳栉。高频网采用机号为E24的经编机，工作幅宽为1.2m，低频网采用机号为E16的经编机，工作幅宽为3.3米。3.1金属网经编机的选择及工艺优化由于金属丝具有模量高、延伸率低、可编织性差等特点，因此，为保证金属网能够顺利编织，需对经编机进行部分机件重新选择，对经编工艺进行优化，具体包括织针的选择，梳栉横移机构的选择，送经路径的优化，牵拉卷取机构的优化，起头方式和边撑装置。3.1.1织针的选择目前，常用的经编机织针有三种，分别是钩针、舌针和槽针。其中，钩针是先将纱线垫于针钩外侧，使纱线滑到针杆上，垫纱过程较为复杂，易损伤金属丝镀层；而且由于金属丝的高模量和低延伸率，当压板离开工作状态瞬间，线圈有可能会受到钩针针头的反弹造成断纱。舌针的成圈过程较为简单，但是动程较大，并且针口的开启、闭合完全是线圈作用，容易造成边纱闭口现象，线圈的均匀性受到影响；另外，由于金属丝刚性大，在线圈与针舌相互作用时，容易造成针舌自闭或针舌反拨，造成纱线漏垫，在金属网表面形成破洞疵点，为此必须保证每一根针舌的灵活性和针头针舌的无偏性。槽针具有原料适应性广、成圈均匀、成圈动程较小、运动规律简单等特点；采用槽针编织，可以减少纱线漏垫或缺垫的现象，避免疵点的产生，而且槽针针头尺寸小，有利于线圈的脱圈。因此，用于编织金属网的最佳织针为槽针，由于之前一直采用舌针编织，为保证金属网前后一致性，因此本课题沿用舌针对金属网进行编织。3.1.2梳栉横移机构的选择在成圈过程中，为了完成垫纱，梳栉除了在针间前后摆动外，还必须在针前和针背沿针床进行横移。梳栉横移运动决定着各把梳栉的经纱所形成的线圈在织[40]物中分布的规律，从而形成不同组织结构与花纹。梳栉的横移运动必须满足以下工艺要求：（1）按织物组织结构进行横移，横移量应是针距的整数倍；（2）横移运动必须与摆动密切配合，且符合动力学要求；19万方数据 东华大学硕士学位论文第三章金属网的编织与清洗（3）梳栉横移机构必须与经编机的用途相适应。常用的梳栉横移机构主要包括链块式和凸轮式。链块式梳栉横移机构通常是根据不同组织结构需要，对链块进行排列，由销子首尾相连形成花纹链条，因此链块式梳栉横移机构变换品种较为方便，但由于链块间斜面比较短，较大的针后横移会对梳栉产生震动，难以达到平稳横移。凸轮式梳栉横移机构的花盘凸轮，其表面廓线的径向尺寸主要由梳栉横移量来确认，梳栉横移时间可适当增加，且针前针后横移所需时间可以不等，有利于增加针前横移时间。凸轮式梳栉横移机构具有横移运动精确，设备运行稳定等特点，但更换组织结构不便。结合金属丝极细，强力不高，延伸率较低，且金属网组织结构较固定等特点，选用横移运动精确的凸轮式梳栉横移装置。并且改变梳栉摆幅连杆机构，设计较小摆动的凸轮机构，在梳栉能够横移的情况下，梳栉的前后摆动动程尽可能减小。3.1.3送经路径的优化由于金属丝具有刚性大、延伸率小等特点，因此在编织过程中，除满足基本的送经要求外，还对送经提出了一些新的要求。（1）缩短送经路径，由于镀金金属丝原料极其昂贵，送经路径越长，对原料的浪费越严重；而且由于原料自身性质和并线工艺，较长的送经路径增大了金属丝纱线出现扭结、缠绕等现象的概率。为此选择了双针床经编机，选取中间的梳栉进行前后穿纱，缩短了送经路径，同时方便了前后穿纱和断纱接头工作。（2）减小摩擦，减少磨损，一方面在保证顺利送经的前提下，减少机件数量，如减少弹性后梁的数量，从而减少经纱与机件接触的次数，减少对经纱的磨损；另一方面送经机件的表面要光滑，尽量减小经纱与接触机件间的摩擦系数，从而减少对经纱的磨损。（3）经纱经过各送经机件时的包围角要尽量大，如果包围角过小，特别是当包围角小于120°后，在松弛状态时，经纱易产生自身扭结的现象，从而使相邻纱线间发生纠缠的可能性增大，给编织带来困难。图3-1金属丝纱线送经路线示意图20万方数据 东华大学硕士学位论文第三章金属网的编织与清洗如图3-1所示为本课题金属网编织过程中，金属丝纱线送经路径示意图。以经轴1为例，经纱自经轴退绕点引出，经弹性后梁A，分纱筘B，张力杆C，分纱梳D，导纱针E，垫到针织针钩F点，最后经成圈过程编入织物。在满足基本送经要求的基础上，尽量使经纱与各接触机件的包围角接近180°。3.1.4牵拉卷取机构优化顾名思义，牵拉卷取机构由两部分组成，即牵拉机构和卷取机构。牵拉是指给织物一定的力，将其拉离编织区，使其不妨碍新线圈的形成，牵拉作用直接影响织物密度。卷取是将牵拉出来的织物以一定的张力卷绕在卷布辊上。为了保证编织工作顺利进行，经编机生产出来的织物必须马上离开编织区域，避免妨碍新线圈的形成。由于金属网卷边非常严重，较长的牵拉路线，将不利于金属网的编织和卷取，为此，重新设计并缩短了牵拉路线。如图3-2所示，本课题采用的牵拉管和牵拉过布辊表面均包裹橡胶，以减小对金属网线圈的磨损，提高牵拉卷取效果。卷取则采用整根中心摩擦式卷取，使得金属网表面悬空而不受摩擦破坏。此外，若经编机的卷取力太大，会造成织物单向变形过大，不利于下机后金属网的开幅和尺寸稳定，为此适当减小了卷取张力。图3-2牵拉管与牵拉过布辊包橡胶处理3.1.5起头方式由于金属丝刚度大，延伸率小，不易成圈，且价格昂贵，若直接使用金属丝纱线起头，势必会造成严重的浪费，且编织过程无法顺利进行。因此本课题在编织金属网前，先选取与金属丝纱线性能相近的涤纶低弹丝在设备上进行起头试织，待两把梳栉的涤纶丝编织顺畅后，换取一把金属丝纱线梳栉，调试机器，待编织顺畅后，再换取另一把金属丝纱线梳栉，再对机器进行调试，开始金属网的编织。21万方数据 东华大学硕士学位论文第三章金属网的编织与清洗3.1.6边撑装置由于牵拉张力会使金属网织物幅宽缩小，不利于后期金属网的展开和尺寸稳定。因此，采用边撑装置，减小织物幅宽变形，有利于金属网的尺寸稳定、牵拉卷取和后续加工。3.2高频金属网的编织工艺图3-3经绒平组织线圈结构示意图(a)镀金钼丝网(b)钼丝网图3-4高频金属网眼织物实物图表3-1高频金属网编织工艺参数原料纱线组织穿纱送经量密度横机速垫纱数码种类规格结构方式mm/rack列/cmmm/min镀金GB11-0/1-2//满穿217017x4um经绒平8200钼丝GB22-3/1-0//满穿2530GB11-0/1-2//满穿2220钼丝16x4um经绒平8200GB22-3/1-0//满穿2690高频金属网是在工作幅宽为1.2m，机号为E24的经编机上进行编织的，22万方数据 东华大学硕士学位论文第三章金属网的编织与清洗采用经绒平组织结构，其线圈结构模型如图3-3所示，前梳为经平组织，后梳为经绒组织。后梳纱被前梳纱包裹，前梳的短延展线将后梳的长延展线束紧，使织物结构稳定紧密。目前，常用的高频金属网原料主要是钼丝和镀金钼丝，其工艺参数详见表3-1，图3-4为本课题编织出的高频金属网实物图。3.3低频金属网的编织工艺低频金属网是在工作幅宽为3.3m，机号为E16的经编机上进行编织的，组织结构为双梳开口经缎，其线圈结构模型如图3-5所示。前后两把梳栉均采用1穿1空的四列开口经缎垫纱，在垫纱转向时采用闭口线圈，而在中间的则为开口线圈。由于线圈两侧纱线弯曲程度不一样而产生倾斜，形成菱形网眼结构，这种结构形成的网眼对称性好，并且网孔直径较大。目前，低频金属网的原料主要有镀金钼丝和镀镍不锈钢丝两种，其工艺参数详见表3-2，图3-6为本课题编织的两种低频金属网实物图。图3-5双梳开口经锻组织线圈结构示意图(a)镀镍不锈钢丝网(b)镀金钼丝网图3-6低频金属网眼织物实物图表3-2低频金属网编织工艺参数原料纱线组织穿纱送经量密度横网眼边垫纱数码种类规格结构方式mm/rack列/cm长/mm23万方数据 东华大学硕士学位论文第三章金属网的编织与清洗镀金27x3开口GB11-0/1-2/2-3/2-1//1*1*23458.83.6钼丝um经缎GB22-3/2-1/1-0/1-2//1*1*2355镀镍30x3开口GB11-0/1-2/2-3/2-1//1*1*2345不锈114.0um经缎GB22-3/2-1/1-0/1-2//1*1*2355钢丝3.4金属网的清洗从金属单丝到编织成所需的金属网一般需经过并线、整经、上机编织等工序，在整个工序过程中，外界因素等对金属网的污染是无法避免的。例如，经编机机件之间的润滑油，并线、穿纱及断头接线时操作工的手汗等，并且在超细金属丝[41,42]的生产过程中会加入一些润滑剂。附着在金属网表面的污染源主要有油剂、手汗、灰尘等三种，这些杂质有水溶性的，也有油溶性的，若不清洗干净，不仅影响金属网后续加工工序的顺利进行，而且还会对金属网的电性能造成影响，因此必须对编织出的金属网进行清洗。[43]张宇民主要介绍了金属网的清洗工作。金属网预处理，主要是除油，将绷好的金属网用配制好的清洁液处理，然后用清水冲洗干净，干燥后备用。将洗涤过的丝网置于通风无尘埃处晒干或置于烘箱中烘干，烘干温度不宜过高，以免金属丝网变形。3.4.1超声波清洗的原理超声波是一种超出人类听觉范围，频率在20kHz以上的声波。超声波清洗属于物理力清洗，其本身为绿色清洗。超声波清洗被广泛应用于机械、光学、电子、[44]轻工、纺织、化工、船舶、原子能、医疗医药以及航空航天等领域。利用高于20kHz的超音频电能通过换能器转换成高频机械震荡传入到清洗液中，超声波疏密相间地向前辐射，使液体流动，并产生数以万计的微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，在正压区迅速闭合破灭。这种微小气泡的形成、生长及其迅速闭合即称为空化现象。在空化现象中，气泡闭合时能形成上千个大气压的瞬时高压，连续不断产生的瞬时高压就像一连串小爆炸一样不断地轰击物体表面，一方面破坏污物与清洗件表面的吸附，另一方面也会引起污物层的破坏而脱离清洗件表面并使它们分散到清洗液中，这种空化侵蚀作[45,46]用就是超声波清洗的基本原理。3.4.2超声波清洗的优势（1）不受清洗件表面复杂形状的限制，由上述超声清洗原理可知，凡是液体能浸润到的地方，空化作用能产生的地方都有清洗作用，不受清洗部件表面的[47]空穴、凹槽、狭缝、深孔和微孔等复杂形状的限制。（2）清洗效果好，清洗效率高，超声波清洗是当前国际公认的清洗效果最24万方数据 东华大学硕士学位论文第三章金属网的编织与清洗好、效率最高的清洗方式，其清洗洁净度达到了最高级别，清洗效率可达到98%以上。（3）避免对清洗件的损伤，环保，超声波清洗不仅改善了劳动环境，杜绝[48]了手工清洗对工件产生的伤害，还有效地降低了污染。3.4.3超声波清洗的主要设备及工艺本课题选用常州互帮清洗设备有限公司生产的HBA-2096T超声波清洗机对金属网进行清洗。超声波清洗设备主要由发生器、换能器、清洗槽和烘干槽等部分组成。发生器即电源，产生电磁振荡信号并提供能量。换能器即振板，是超声清洗的关键部分，它将发生器产生的电磁振动转换成换能器本身的超声振动，并传入清洗槽中产生空化作用，通常置于槽底部。清洗槽用来容纳清洗液及待清洗的工件，烘干槽是将清洗好的金属网进行烘干。另外，还有一个清洗储液槽，一个漂洗储液槽及各种循环装置等组成。图3-7金属网超声波清洗机为了防止金属网被水中的离子二次污染，用去离子水对金属网进行清洗。首先，将去离子水注入到清洗储液槽里，加热至50℃。然后，将金属网固定在一根横轴上放在清洗槽中，在清洗的过程中，金属网随横轴转动。热水经过滤系统被循环抽到清洗槽中，待清洗液达到一定高度时，开启超声波发生器，清洗时间设定为60min。清洗完成后，将污水排到清洗储液槽中，漂洗储液槽里的去离子水同样加热到50℃，漂洗60min。在清洗和漂洗的过程中，超声波一直开着。最后，为防止湿态的金属网被氧化，将漂洗干净的金属网织物立即放进烘干槽中烘干，烘干温度设定为105℃，烘干时间为90min。如果金属网布卷过大，则要相应地延长烘干时间，可采用称重法衡量金属网是否被烘干。另外，在整个清洗过程中，操作工务必戴手套操作。清洗烘干后，选用干净干燥的薄膜或保鲜膜对金属网进行真空包装、储存，以防止被再次污染。3.5本章小结本章首先是对金属网经编机机件进行选择，经编工艺进行优化，然后，按选25万方数据 东华大学硕士学位论文第三章金属网的编织与清洗择的经编机件和优化的经编工艺，对高频金属网和低频金属网进行编织，最后用超声波清洗机对金属网进行清洗，具体内容如下：（1）为保证金属网前后一致性，本课题沿用舌针对金属网进行编织；选择可以使横移运动精确，设备运行稳定的凸轮式梳栉横移机构；为了使经编机能满足金属网编织的需要，分别对经编机的送经路径、牵拉卷取机构、起头方式和边撑装置进行了优化改造。（2）高频网采用机号为E24的经编机，工作幅宽为1.2m左右。低频网采用机号为E16的经编机，工作幅宽为3.3米左右。本章还给出了不同原料，不同网孔直径优化的金属网编织工艺参数及其实物图片。（3）选用常州互帮清洗设备有限公司生产的超声波清洗机对金属网进行清洗，清洗液为不添加任何物质的去离子水，清洗过程需按一定的工艺顺序进行，可用称重法衡量金属网是否被烘干；在整个清洗过程中，操作工务必戴手套操作，以防止二次污染；清洗烘干后，要选用干净干燥的薄膜或保鲜膜对金属网进行真空包装、储存，以防止被再次污染。26万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试第四章金属网的性能测试近年来，随着我国在航空航天领域的迅猛发展，柔性经编金属网眼织物的需求量越来越大，金属网眼织物的力学性能是影响其设计、加工及用途的主要因素，因此对其力学性能提出了更高的要求。金属网作为一种针织物，多方向同时受力[49]的顶破强力能直接反映了其在受外力顶压作用时，发生变形和破裂的耐用性[50]指标。在对网眼织物的力学性能进行测试时，通常采用完整无损试样，但是金属网眼织物在实际生产与应用过程中会直接或间接地引入内部缺陷，形成切口或缺口。因此，本章以柔性经编金属网眼织物为研究对象，首先对其顶破性能进行测试，然后对金属网进行各种形式的预置切口试验，再对切口进行缝合，分别研究金属网切口拉伸性能和切口缝合性能。4.1顶破性能金属网作为一种针织物，顶破强力作为多方向受力情况直接反映了其在受外力顶压作用变形和破裂时的耐用性指标。为了更好地模拟实际应用过程中的受力情况，可以通过试验金属网的顶破性能来表征金属网眼织物的结构与力学性能特[27,51]征。目前，针对顶破性能的研究，大多集中在日常服用的针织物、膜结构材[52,53][54]料及一些涂层织物上，对网眼织物的研究较少，对金属网网眼织物的研究更少。本节主要对柔性经编金属网眼织物进行顶破性能试验，研究金属网顶破特征曲线和顶破破坏形态，分析金属网顶破性能的影响因素，并探讨顶破性能与单向拉伸性能的关系。4.1.1试验准备（1）试样的制备由3根0.030mm的不锈钢丝和3根0.027mm的镀金钼丝分别并线成金属丝纱线，采用两把梳栉，穿纱排列为1穿1空，编织成组织结构为开口经缎组织的菱形网眼织物，试样的具体结构参数如表4-1所示。表4-1金属网布规格及性能对比织物纵密/横密/网格边面密度材料纱线强力-1-1-2编号[横列·(5cm)][纵行·(5cm)]长/mm/(g·m)FOL01不锈钢丝10.0cN/tex4531.54.031.5FOL02不锈钢丝10.0cN/tex5031.53.532.9MAL镀金钼丝18.4cN/tex5531.53.564.427万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试目前，还没有相关金属网眼织物的测试标准，为了取得相对规范的测试结果，现参照GB4925-85《合成纤维渔网片断裂强力与断裂伸长率实验方法》对试样进行制备。根据GB4925-85标准，本课题对金属网的取样方法提出了如下三点要求：（1）试样必须达到干态的要求，且在距金属网边缘5目以上处取得。（2）试样应从金属网中间处取得，不允许在试样被拉伸的方向连续取样。（3）试样裁减前必须先将金属网自然平整铺展，使得网眼成规则的正菱形状。制取试样时，将较大的试样放进夹具内，压上盖子后沿边剪掉多余的试样，做成直径为60mm圆形试样，最后固定住。试样区域尽量避免折叠、折皱和布边，[55]为了使试样具有代表性，采取如图4-1所示的方法剪裁试样。图4-1试样裁剪区域示意图（2）试验仪器及方法测试织物顶破性能的方法有三种，钢球法、弹子式和气压式。目前，在金属网顶破强力方面的测定标准还没有，因此，为了取得相对规范的测试结果，现参照GB/T19976-2005《纺织品顶破强力测定钢球法》。本实验采用钢球法顶破试+验，在南通宏大HD026N电子织物强力仪上进行。顶破装置由夹持试样的环形夹持器和钢质球形顶杆组成。环形夹持器内径为45mm，表面有同心沟槽，以防止试样滑移。顶杆的头端为抛光钢球，其直径为20mm。试验时，将试样平整、无张力、无折皱地夹持在固定基座的环形试样夹内，圆球形顶杆以恒定的移动速度垂直地顶向试样，使试样变形直至破裂，测得顶破强力。顶头根据试验需求采用100mm/min、300mm/min、500mm/min三种恒定速度进行顶破实验，与此同时，记录整个过程的变形曲线，每种试样测得5个以上有效数据并取平均值。如果测试过程中出现纱线从环形夹持器中滑出或试样脱落，舍弃该试验结果。28万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试4.1.2顶破特征曲线3种金属网顶破特征曲线如图4-2所示，3种金属网具有相似的顶破特征曲线，曲线均由两个阶段构成。顶破开始的平缓部分是拉伸的第一阶段，即线圈转移阶段；曲线的上升阶段是拉伸的第二阶段，即线圈变形阶段。首先顶破初始阶段的线圈转移，这包括线圈圈柱与圈弧的转移和金属丝沿顶破方向的配置，同时伴随着网面在垂直于顶破方向上的收缩，而产生的力主要是金属丝之间的摩擦[56]力，因此，这一阶段变形较为容易，很小的力就能产生较大的形变。然后，变形的程度越来越小，直到线圈被完全拉直，此时金属网的变形主要是线圈变形和金属丝的伸长，产生的力也是网格线圈结构张力和金属丝的内应力，因此在这一阶段，金属网的受力不断增大，形变则越来越小直至纱线断裂后形成小破口，小破口极易使应力集中，接着沿着纵向相对撕裂，最终导致金属网被顶破。第二阶段45线圈变形FOL01第二阶段FOL02线圈变形MAL30第一阶段(N)线圈转移第一阶段15顶破强力线圈转移002468顶破高度(mm)图4-2为金属网的顶破特征曲线FOL01、FOL02、MAL三种金属网的顶破强力依次增大。在顶破速度相同的情况下，FOL02的顶破强力大于FOL01，这主要是由于FOL02的网眼比FOL01的网眼小，单位面积内，承受顶破力的线圈多，且织物线圈较密的金属网FOL02的线圈比较小，圈柱和圈弧之间的转移量也较小，所以FOL02金属网的顶破强力大于FOL01。在顶破速度相同的情况下，MAL网的顶破强力明显大于FOL02，这主要是由于纱线本身性能决定的，因为MAL所用的纱线是镀金钼丝，其断裂强力明显大于FOL01用的不锈钢丝，如表4-1所示。由图4-2还可以看出，FOL01和FOL02的顶破高度是相似的，而MAL金属网的顶破高度要大于FOL01和FOL02，这主要是因为不同的线圈密度造成的，相同的网格大小时MAL网格的线圈更加紧密，顶破时变形范围更大，从而顶破高度较大。29万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试这3种金属网眼织物具有良好的柔韧性和一定的网面弹性，可以满足使用中在较小的载荷作用下能达到网格张紧状态，又能具有一定的弹性和稳定性。4.1.3顶破破坏形态金属网的顶破破坏形态如图4-3所示，金属网的破口形状为直线型（椭圆型的破口是因为金属网网眼受顶头垂直的作用力向两边挤而发生形变的结果）。这[57]主要是由经编针织物本身的特性决定的，因为经编织物中，各线圈勾结连成一片，共同承受伸长变形，直至某根纱线达到其最大强力而断裂，断裂后的小破口使应力集中，接着沿着经向相对撕裂，最终导致破口形状为直线型。而相邻线圈不会出现脱散现象，从而使金属网在实际使用的过程中，即使不慎使金属网发生断纱、破洞，破口也不会进一步扩展恶化，从而不会影响到相邻线圈的完整，这样在实际应用中保证了金属网的力学性能，使得网格具有一定的自修复稳定性功能。(a)FOL01(b)FOL02(c)MAL图4-3三种金属网顶破后破口形态4.1.4金属网顶破性能的影响因素（1）原料表4-2FOL02和MAL的顶破强力及CV值织物编号平均值/N方差CV值/%FOL0230.783.5511.53MAL40.322.105.21为了进一步比较不同原料的金属网的顶破性能，对FOL02和MAL两种网格大小相等的金属网在顶破速度为300mm/min下进行顶破实验，测试结果如表4-2所示。结果显示，MAL网的顶破强力明显大于FOL02。纱线强力是影响织[14]物顶破强力的因素，为了分析材料种类的差异影响原因，进一步测试了MAL金属网编织用的镀金钼丝强度为18.4cN/tex，而FOL02金属网编织用的不锈钢丝强度仅为10.0cN/tex，如表4-1所示。可见MAL所用的镀金钼丝纱线的断裂强力大于FOL02所用的不锈钢丝纱线的断裂强力，从而金属网的顶破性能也是由30万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试于纱线本身性能所决定，而且MAL网的顶破强力的变异系数值更小，这说明MAL金属网比FOL02金属网力学性能更稳定。（2）顶破速度经编金属网在使用和安装过程中会受到不同应变率下的变形，从而载荷加载速率也会对金属网力学性能产生较大的影响。图4-4所示为不同顶破速度与金属网的顶破强力的关系。由图4-4可以看出，两种金属网均在100mm/min时顶破强力比较大，在500mm/min时比较小，随着顶破速度的不断增加，顶破强力逐渐减小，且两种金属网具有一样的变化趋势。40FOL01FOL0235(N)30顶破强力25100200300400500顶破速度(mm/min)图4-4顶破速度对顶破强力的影响随着顶破速度的不断增加，顶破强力逐渐减小，因此，为避免金属网在实际使用过程中被破坏，应小心谨慎展开及拉扯金属网。（3）金属网正反面40反面正面30(N)20顶破强力100FOL01FOL02图4-5金属网正反面顶破强力之间的比较31万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试图4-5为对金属网两面分别加载的顶破实验结果。由图4-5可知，金属网正面的顶破强力明显高于反面的顶破强力，且对FOL01和FOL02这两种金属网都有同样的趋势。这主要是由经编金属网正反面的组织结构决定的，金属网的反面为延展线，在受到网面垂直方向的顶破载荷时，线圈中延展线的纱线转移量较小，从而表现为顶破强度较小；而正面圈柱的线圈转移量较大，面内的抗拉性更好，从而正面的顶破强力较高。因此，柔性金属网在实际的应用中，要正反面区别对待，并针对应用要求合理布置网面的正反面，提升金属网的综合力学性能。4.1.5金属网顶破性能与单向拉伸性能的关系顶破伸长比单向断裂伸长更能反映织物本身的实际变形能力，因为它不像单向拉伸那样，由于某方向受拉伸而引起其他方向的收缩。。顶破强力与织物本身[15]的拉伸性能及试样尺寸有密切关系。比较图4-2和图4-6不难发现，顶破曲线和拉伸曲线都是先缓后快，都可以分成两个阶段，即第一阶段线圈转移，第二阶段线圈变形。从两种曲线可以看出，在第二阶段，结构紧密的织物FOL02均比FOL01陡峭，而且受力曲线上升较快，这说明这两种不同的施力形态存在一定的关系。这两种曲线都表明这两种金属网格织物具有良好的柔韧性，可以满足小载荷作用下金属网眼织物达到张紧状态，同时又具有一定的弹性和稳定性。第1阶段35线圈转移FOL01纵向FOL01横向30第2阶段FOL02纵向25线圈变形FOL02横向)20第2阶段(N线圈变形15强力10第1阶段线圈转移50020406080100120伸长(mm)图4-6金属网单向拉伸曲线4.2切口拉伸性能由于柔性经编金属网眼织物具有网眼大小可控，无结头、表面光滑、抗磨损[58][59]能力好、质轻、抗脱散性等优良性能，在航天航空领域得到了广泛的应用。因此对其力学性能的要求也越来越高，在对网眼织物的力学性能进行测试时，通常采用完整无损试样。金属网眼织物在实际生产与应用过程中会直接或间接地引入内部缺陷，导致32万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试其产生内部缺陷的情况有两种。（1）在生产编织过程中，长时间的编织使金属丝对织针造成严重的磨损，这极易产生跳针、漏针现象；由于超细金属丝的延伸率比较低，在生产加工过程中，极易产生断头，断头若未能及时发现，在金属网的表面就会产生明显的破洞。（2）在实际应用过程中，由于金属网眼织物的网眼极易发生变形，再加上疲劳、蠕变或与尖锐物体接触摩擦等，导致金属网表面有的网眼大有的网眼小，或者直接在金属网眼织物的表面产生破洞、切口等形式的损伤。在长时间的使用过程中，以上所述缺陷会在外界因素的作用下不断萌生、扩展，从而产生应力集中的现象，引起金属网力学和电学性能的降低。因此，在金属网的编织和实际使用过程中，应尽量避免破洞、缺口等形式损伤的出现，以保证柔性经编金属网眼织物具有良好的稳定性和可靠性。关于裂纹或切口对纺织材料力学性能的劣化影响，学者们已做了一些研究，[60-63][64][65]他们对裂纹织物在单向、双向及多向拉伸条件下的扩展性能进行了大量的试验研究，并对其断裂韧性进行理论研究，对其拉伸性能进行理论预测。但是，他们的研究对象大多集中在机织物或者复合材料，这些研究对经编网眼织物不能适用。本节以柔性经编金属网眼织物为试验对象，对其进行单边、中心和双边切口预置，对它们在不同切口长度下的拉伸力学性能进行测试和分析，研究不同切口形式、不同切口长度下试样的拉伸破坏过程、拉伸强力、拉伸负荷一伸长曲线及其切口敏感性。4.2.1试验准备（1）试验材料本节采用的试样是由3根直径为0.03mm的不锈钢丝并线而成的纱线作为经纱，采用两把梳栉编织，一穿一空穿纱排列，组织为开口经缎组织的菱形网眼柔性经编金属网眼织物。试样的纵密为45/5cm，横密31.5/5cm，网格边长为4.0mm，2平方米克重为31.5g/m，其线圈结构如图4-7所示。图4-7柔性经编金属网试样的线圈结构示意图33万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试（2）切口形式为了较好地反映金属网眼织物多向受力的现实情况，在选取切口形式时，选择了单边、中心及双边三种切口形式。试样有效宽度W为40mm，有效夹持隔距L为100mm。切口长度a分别为8、16、24mm，切口长度占试样有效宽度的1/5、2/5、3/5，即切口尺寸比a/W分别为1/5、2/5、3/5。在切口试样的制备过程中，用小且尖头的剪刀在试样夹持方向的对称线处把网眼织物的结点剪断，剪成长度为a的单边、双边和中心切口。为了防止试样与夹具之间的滑移、减少夹具对试样夹持部位的损伤，在试样两端采用牛皮纸保护，牛皮纸与材料之间用黏合剂黏结在一起，如图4-8所示。图4-8切口试样的几何规格与尺寸示意图（3）试验设备试样的拉伸力学性能测试是在WDW-20万能试验机上进行的。按图4-8所示标准制样后，夹持于试验机夹具上，在拉伸速度为20mm/min的条件下每种试样重复测试不少于3次。采用多曲线平均法得到每种试样的拉伸曲线，并利用拉伸试验获得不同切口长度、不同切口形式下试样的拉伸强力等力学性能指标。结合图像法观察切口处和夹持点处的断裂位置，为了便于观察，试验时采用黑色的布作为背景。测试时的环境温度和相对湿度分别为20±1℃、65±2%。34万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试4.2.2切口试样的破坏过程分析图4-9完整试样的拉伸破坏过程完整无损试样具有典型的经编网眼织物的拉伸破坏过程，可以分成3个阶段，初始阶段、“束腰”收缩阶段和破坏阶段。当外加载荷为零或较小时，试样上下宽度一致。当外加载荷增大时，试样沿力的方向伸长，夹持点附近网眼被拉长拉大，越往试样中间网眼的变形越小，在中间部位，网眼挤在一起，在垂直于拉伸方向的方向上形成明显的“束腰”现象。这样应力比较集中在两端的夹持点附近，当外力持续增加达到某一临界值时，试样就在夹持点附近被破坏，如图4-9所示。(a)切口长度8mm(b)切口长度16mm35万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试(c)切口长度24mm图4-10不同切口长度下单边切口拉伸破坏过程(a)切口长度8mm(b)切口长度16mm(c)切口长度24mm图4-11不同切口长度下双边切口拉伸破坏过程36万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试(a)切口长度16mm(b)切口长度24mm图4-12不同切口长度下中心切口拉伸破坏过程如图4-10至图4-12所示，柔性经编金属网眼织物的3种切口试样具有相似的拉伸破坏过程，都可以分为3个阶段，即切口张开、切口扩展以及最终破坏。（1）切口张开阶段，当外加载荷为零时，切口试样处于初始状态，由于试样很柔软，被剪断的金属丝会向两侧屈曲，从而形成较大的缺口。（2）切口扩展阶段，随着外加载荷的增加，切口扩展，形成的缺口更大。从图中能明显地看出，当外加载荷持续增加时，在试样的中间会出现强烈的“束腰”现象，具体表现为从两端夹持处往中间试样宽度越来越小，这使中间处网眼挤在一起，而两端夹持点附近的网眼被拉大拉长。切口处易产生应力集中，然而“束腰”现象弱化了该处的应力集中，这时的力主要集中在试样切口处和两端的夹持点附近。（3）最终破坏，当外加载荷继续增加到某一临界值时，承受力较弱的应力集中处就会发生试样的断裂。3种切口试样也具有很多不同的地方。单边切口试样以切口后剩余网眼结构的中心为基础，形成上下对称的倒三角形受力区；中心切口试样在外加载荷很小的情况下，切口成横椭圆型，随着载荷的增加，椭圆变成圆形，再变成纵椭圆型，网眼挤在切口的两边；双边切口是两边对称型切口，拉力的增大使金属网在中间处挤在一起，形成上下左右对称的倒三角形应力集中区，因此，在相同切口长度下，相对其他两种形式的切口，双边切口的抗拉强力最大。37万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试(a)单边切口试样(b)中心切口试样(c)双边切口试样图4-13三种切口试样的应力分析通过试验观察发现：切口长度是8、16mm时，三种切口（单边、双边、中心）试样的破坏位置均发生在试样两端夹持处附近，且金属网是在试样一端的一边处从外向里断裂。这说明“束腰”现象弱化了切口处的应力集中，与试样两端夹持处的应力集中相比较小，因此破坏发生在试样两端夹持处附近。而当切口长度增加到24mm时，三种切口试样的断裂均发生在切口处。4.2.3切口试样的拉伸强力表4-3完整无损试样和切口试样的拉伸强力切口长度/mm切口试样的拉伸强力/N单边切口双边切口中心切口820.60±1.3622.07±1.1822.92±1.561620.67±1.0122.84±1.8722.79±1.032414.23±1.4514.35±1.3812.91±1.23完整无损试样的拉伸强力：(38.76±1.45)/N从表4-3可以看出，完整无损试样的拉伸强力明显大于切口试样，这表明预置切口的引入明显地劣化了柔性经编金属网眼织物的拉伸性能。仔细观察表4-3还会发现：3种切口试样在切口长度为8和16mm时的拉伸强力大小差不多，而当切口长度为24mm时，拉伸强力较前2种切口长度明显降低，这主要是因为当切口长度为8和16mm时，试样发生破坏的位置是在试样两端的夹持处附近如图4-10(a)(b)，4-11(a)(b)和4-12(a)所示。而当切口长度为24mm时，试样的破坏是发生在切口处的，如图4-10(c)，4-11(c)和4-12(b)所示。试样发生破坏的位置不同决定了试样的所能承受的拉伸强力不同。38万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试图4-14三种切口长度下的单边切口试样和完整无损试样的“束腰”轨迹而同样破坏位置都是在夹持处附近的切口试样和完整无损试样的拉伸强力为何差别如此之大。以单边切口为例，如图4-10和图4-14所示，这是因为正泊松比使柔性经编织物在垂直于载荷方向上产生非常明显的收缩，即“束腰”现象。A点所受的斜向拉力可以分解为横向的力FAx和纵向的力FAy。B点网眼所受的力可以理解为纵向的力FyB。对于B点，该处有效线圈一起承担纵向的力，而A点处只能是最外面那个线圈单独承受斜向方向的力。FA=FB=F，FAy=FA*cosθ=F*cosθ,FBy=FB=F，有效线圈数S=10-W/4，B点处单个线圈所受的力为F’B=FBy/S=F/S=F*(4/(40-W))。当W很小时，F’B也小，θ也小，cosθ大，F’BFAy时，破坏发生在B点。如图4-14所示根据金属网在断裂瞬间的图像描绘出柔性金属网单边切口4种切口长度的“束腰”轨迹图。由于拉伸图形是上下左右对称的，因此描绘时只需描绘出图形的四分之一即可。从图4-14中可以看出，四条曲线似抛物线，切口长度越大越靠近中心，即切口长度越大，“束腰”现象越明显，θ越大，拉伸强力越低。根据图4-14中的“束腰”轨迹对其进行曲线拟合，拟合方程及拟合相关系数如下表所示。从表4-4中可以看出4条曲线均符合抛物线方程。表4-4单边切口和完整无损试样“束腰”轨迹的曲线拟合2Notchlength(mm)FittedequationsR20y=303.14+8.75x-0.03x0.8828y=113.61+6.78x-0.02x0.95216y=195.54+5.72x-0.01x0.97224y=98.30+4.79x-0.01x0.9939万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试4.2.4切口试样拉伸负荷-伸长曲线如图4-15所示为3种切口试样的拉伸负荷-伸长曲线。从图中看出，无损试样与切口试样具有相似性的拉伸负荷-伸长曲线。首先是拉伸初始阶段线圈的转移，这包括线圈圈柱与圈弧的转移和金属丝沿拉伸方向的配置，同时伴随着网面在垂直于拉伸方向上的收缩，而产生的力主要是金属丝之间的摩擦力，因此，这一阶段变形较为容易，很小的力就能产生较大的形变；然后，变形的速度越来越小，直到线圈被完全拉直，此时金属网的变形主要是金属丝的伸长，产生的力也是金属丝的内应力，因此这一阶段，金属网的受力不断增大，形变则越来越小直至最后金属网的破坏。图4-15所示拉伸开始的平缓部分便是拉伸的第一阶段，曲线的上升阶段便是拉伸的第二阶段。预置切口的引入明显地劣化了金属网眼织物的拉伸力学性能。无论是单边切口、双边切口还是中心切口试样，随着切口长度的增加，拉伸负荷降低。对于同一切口形式下的试样，随着切口长度的增大，一是试样有效尺寸(试样宽度与切口长度之差)随之减小，二是切口附近应力集中程度加大，因此金属网眼织物的拉伸负荷呈现减小的变化趋势。从图4-15还可以看出，三种切口试样的拉伸曲线具有很好的相似性，在切口扩展阶段均表现出明显的多峰特性，说明其他网眼结构并没有因为切口处网眼的断裂而脱散，这也再次证明了经编网眼织物具有优异的防脱散性能。40无损试样30)N(20a=8mma=16mm负荷a=24mm100051015202530伸长(mm)(a)单边切口试样的拉伸负荷-伸长曲线40万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试40无损试样30a=8mm)a=16mm(N20负荷10a=24mm0051015202530伸长(mm)(b)双边切口试样的拉伸负荷-伸长曲线40无损试样30a=16mm(N)20a=8mm负荷10a=24mm0051015202530伸长(mm)(c)中心切口试样的拉伸负荷-伸长曲线图4-15三种切口试样在不同切口长度下的拉伸负荷-伸长曲线4.2.5切口敏感性在工程中，一般采用切口强度比rNSR(notchstrengthratio)表征材料对切口的敏感性问题。切口强度比即切口试样的拉伸强度σn与完整无损试样的拉伸强度σ[66]之比，即：σnrNSR=σ(4-1)41万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试Fnotch(W−a)tFnotchrNSR=F=aF(1−)WtW(4-2)式中：Fnotch—切口试样的抗拉强力；W—试样的初始宽度；a—试样的切口长度；t—试样的厚度；F—无损试样的抗拉强力。由上式可知，切口强度比随着切口尺寸比（a/W）的变化而变化。当rNSR≥1时，说明材料对切口不敏感；当rNSR＜1时，说明材料对切口敏感，且切口强度比rNSR值越小，说明材料对切口的敏感度越高。1.00单边切口双边切口中心切口0.750.50rNSR0.250.0081624切口长度(mm)图4-16试样的切口强度比如图4-16所示为3种切口试样在不同切口长度下的切口强度比曲线。从图中可以看出，切口强度比随着切口尺寸比（a/W）的变化而变化，3种切口试样的切口强度比几乎都在切口理论敏感线下方，说明柔性经编金属网眼织物对这3种切口都比较敏感，相对于双边切口，试样对单边切口和中心切口更敏感。4.3切口缝合性能4.3.1切口试样的缝合对切口长度为24mm的3种切口试样进行缝合，图4-17所示为3种切口试样的缝合示意图。以图4-17(a)为例，把网眼织物的结点剪断后，形成中间有一处切口的上下两层。从切口试样的里面下层开始，到次列的上层，再到下层，走“S”型曲线，并在末端循环。即顺序为1→8→3→10→5→12→6→11→4→9→2→7。从1处开始，在1处打个结，固定住纱线，在7处结束，同样也打个结。双边及中心切口试样跟单边切口试样的缝合原理是一样的，缝合所用的纱线与金属网眼织物的42万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试经纱相同。图4-17三种切口试样的缝合示意图4.3.2切口缝合试样的拉伸破坏过程(a)单边切口缝合试样(b)双边切口缝合试样43万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试(c)中心切口缝合试样图4-18三种切口缝合试样的拉伸破坏过程为了研究缝合是否能改善切口试样的力学性能，对切口长度为24mm的三种切口试样进行缝合，缝合方法如图4-17所示。与切口试样相比，切口缝合试样的拉伸破坏过程可以分为4个阶段，即初始阶段、切口张开、切口扩展以及最终破坏。由于切口被金属丝缝合在一起，因此当外加载荷为零时，切口是处于封闭状态。后面的三个阶段跟切口试样的三个阶段是一样的，缝合后的切口在外加载荷增加时，应力易集中在缝合切口处，缝合的金属丝网孔被拉长，金属丝受力，即切口重新张开。随着外加载荷的继续增加，缝合切口处的金属丝被拉断，进而切口处的网眼受力，即切口扩展阶段。当外加载荷继续增加到某一临界值时，在试样的切口处发生断裂。如图4-18(a)(b)(c)所示。在拉伸过程中，无损试样、切口试样和切口缝合试样都会形成明显的“束腰”现象。切口试样和切口缝合试样的拉伸破坏过程也具有相似性，即都要经过切口张开、切口扩展和最终破坏三个阶段。4.3.3切口缝合试样的拉伸负荷-伸长曲线为研究切口试样的缝合是否有利于提高其性能，将切口长度为24mm的切口试样及其切口缝合试样绘制成如图4-19所示的拉伸负荷-伸长曲线。从图4-19可以看出，无论是单边切口、双边切口还是中心切口试样，相对于切口试样而言，切口缝合后试样的拉伸强力明显优于切口试样。并且在外加负荷相同的情况下，切口缝合试样的伸长变形要明显小于切口试样，即相对于切口试样，缝合后的试样更稳定，网眼不易变形，这有利于提高金属网眼织物的电性能。预置切口的引入不但会使柔性经编金属网眼织物的力学性能显著降低，也会使材料在受到相对很小的力时产生很大的变形，不利于网眼织物的稳定性，直接导致其电性能下降。因此，从力学性能和电学性能两个方面考虑，柔性经编金属网眼织物在编织和实际使用过程中，应尽量避免各种形式切口的出现。如果在生产或者实际使用过程中出现了切口，可以按照本文所示的方法对其进行缝合，缝44万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试合后金属网眼织物的力学性能和稳定性明显优于切口试样未缝合时的情况。30单边切口25单边缝合切口双边切口20双边缝合切口中心切口中心缝合切口(N)15负荷1050051015202530伸长(mm)图4-19试样拉伸负荷-伸长曲线4.4本章小结本章以柔性经编金属网眼织物为研究对象，对其进行顶破性能、切口拉伸性能及切口缝合性能进行测试，具体内容如下：（1）本章试验选用的3种金属网眼织物均具有良好的柔韧性和一定的网面弹性；随着顶破速度的不断增加，顶破强力逐渐减小，因此在实际应用过程中，应小心谨慎展开及拉扯金属网，以免对其造成破坏；由于金属网的正反面顶破强力有差别，因此，在实际应用过程中应加以区别和布置；顶破伸长比单向断裂伸长更能反映织物本身的实际变形能力，顶破强力与织物本身的拉伸性能及试样尺寸有密切关系。（2）经编金属网眼织物的正泊松比现象导致了明显的束腰现象和特殊的倒三角形应力集中区。当切口长度为8、16mm时，三种切口试样的拉伸破坏位置均发生在试样两端夹持点附近，但当切口长度增加到24mm时，断裂位置发生在切口处；柔性经编金属网眼织物对3种切口形式都比较敏感，试样的切口敏感性与切口形式和切口长度有关；不同的切口长度和破坏位置决定了试样不同的拉伸强力，金属网在拉伸过程中形成的“束腰”轨迹的拟合函数均满足抛物线方程。（3）预置切口明显地劣化了柔性经编金属网眼织物的力学性能，且切口试样和切口缝合试样具有相似的拉伸破坏过程；预置切口的引入不但会使柔性经编金属网眼织物的力学性能显著降低，也使这种材料在受到相对很小的力时也会产生很大的变形，不利于网眼织物的稳定性，直接导致其电学性能下降。因此，从力学性能和电学性能两个方面考虑，柔性经编金属网眼织物在编织和实际使用过45万方数据 东华大学硕士学位论文第四章金属网的性能测试程中，应尽量避免各种形式缺口的出现。（4）3种切口缝合试样的拉伸强力均明显优于切口试样。并且在外加负荷相同的情况下，切口缝合试样的伸长变形要明显小于切口试样，即相对于切口试样，缝合后的试样更稳定，网眼不易变形，这有利于提高金属网眼织物的电性能。如果在生产或者实际使用过程中出现了切口，可以按照本文所示的方法对其进行缝合，缝合后金属网眼织物的力学性能和稳定性明显优于切口试样未缝合时的情况。46万方数据 东华大学硕士学位论文第五章总结第五章总结5.1本课题研究结论将金属单丝编织成幅宽1米到3米不等的金属网，一般需要3步，即单丝并线，纱线整经和上机编织。本课题从金属网的整个编织工艺过程出发，对并线机、整经机和经编机等部分机件进行选择，对并线工艺、整经工艺和经编工艺进行优化。其次，对编织成型的金属网进行超声波清洗，烘干后真空包装储存，供试验或后加工使用，每次选取试样后，立即对金属网进行真空包装，以防止被空气氧化。然后，参考相关力学性能测试的方法和标准，对3种经编金属网眼织物的力学性能进行测试，包括顶破性能、切口拉伸性能及切口缝合性能，分析其破坏过程、破坏机理及影响因素等。最后，通过对力学性能的研究，对金属网生产编织和实际应用提供指导。综上所述，得到了以下结论：（1）超细金属丝直径非常小，断裂强力较低，为得到所需要的机械强度，需对多根金属丝进行加捻合股。环锭纺金属丝纱线，在自然松弛状态下呈现出一种类似螺旋线的外观形态，使金属丝纱线在相互接近的情况下很容易发生扭结纠缠的现象，严重影响了其可编织性。与传统的环锭纺纱相比，管式绞线所得到的金属丝纱线结构紧密均匀，外观平直光洁，同时管式绞线工艺的纱线没有明显的残余扭矩，纱线本身自扭结的现象较少，相邻纱线间不易发生相互纠缠，大大提高了其可编织性能。为了满足超细金属丝的并线要求，本课题还对管式绞线机的关键机构进行了一系列改造，包括减小放线盘张力，使轴芯和管壁分别走线，采用陶瓷基导轮传动部件减小摩擦，采用平衡摆杆式恒定张力控制，根据不同的纱线细度，采取不同的绞距和绞线速度，使得纱线强度和伸长率性能达到最佳。（2）整经是经编编织中不可或缺的一道准备工序，为保证编织工序的顺利进行，本课题对普通整经机进行优化设计，包括缩短整经行程，去除部分无必要的整经机部件，减少整经机部件与金属丝纱线的接触磨损，使其改造成为一台金属丝纱线专用整经机。同时，采用经纱切向退绕方式和先进的电磁阻尼张力器。（3）由于金属丝纱线具有刚性大、延展性低等特点，为保证编织的顺利进行，对经编机机件进行选择，对经编工艺进行优化，包括沿用舌针编织，选择凸轮式梳栉横移机构，缩短送经路径，增大经纱与各送经机件的包围角，优化牵拉卷取机构，采用涤纶低弹丝进行起头和增加边撑装置。（4）对选择的3种金属网眼织物进行顶破试验发现，3种网眼织物均具有良好的柔韧性和一定的网面弹性，可以满足较小的载荷作用下达到网格张紧状态，又具有一定的弹性和稳定性；随着顶破速度的不断增加，顶破强力逐渐减小，47万方数据 东华大学硕士学位论文第五章总结因此在实际应用过程中，应小心谨慎展开及拉扯金属网，以免对其造成破坏；由于金属网的正反面顶破强力有差别，因此，在实际应用过程中应加以区别和布置；顶破伸长比单向断裂伸长更能反映织物本身的实际变形能力，顶破强力与织物本身的拉伸性能及试样尺寸有密切关系。（5）经编金属网眼织物的正泊松比现象导致了明显的束腰现象和特殊的倒三角形应力集中区；当切口长度为8、16mm时，三种切口（单边、双边及中心切口）试样的拉伸破坏位置均发生在试样两端夹持点附近，但当切口长度增加到24mm时，断裂位置发生在切口处；柔性经编金属网眼织物对3种切口形式都比较敏感，试样的切口敏感性与切口形式和切口长度有关；不同的切口长度和破坏位置决定了试样不同的拉伸强力，金属网在拉伸过程中形成的“束腰”轨迹的拟合函数均满足抛物线方程；预置切口的引入不但会使柔性经编金属网眼织物的力学性能显著降低，也使这种材料在受到相对很小的力时也会产生很大的变形，不利于网眼织物的稳定性，直接影响其电性能。因此，从力学性能和电性能两个方面考虑，柔性经编金属网眼织物在编织和实际使用过程中，应尽量避免各种形式切口的出现。（6）预置切口的引入明显地劣化了柔性经编金属网眼织物的力学性能，且切口试样和切口缝合试样具有相似的拉伸破坏过程；3种切口缝合试样的拉伸强力均明显优于切口试样，并且在外加负荷相同的情况下，切口缝合试样的伸长变形要明显小于切口试样，即相对于切口试样，缝合后的试样更稳定，网眼不易变形，这有利于提高金属网眼织物的电性能。如果在生产或者实际使用过程中出现了切口，可以按照本文所示的方法对其进行缝合，缝合后金属网眼织物的力学性能和稳定性明显优于切口试样未缝合时的情况。5.2本课题研究不足和展望由于原材料、实验条件等的限制，以及本人水平有限，课题在研究中还存在一些不足，可以从以下几个方面进一步深入研究。（1）本课题只对金属单丝进行3-4根并线，而对于加化纤长丝的并线工艺还未涉及，因此，可以通过研究金属丝与化纤长丝进行并线加工，既可以提高金属丝纱线的强力，又可以改善其刚性和延伸性。（2）本课题只是对编织完成的金属网进行简单的超声波清洗，而没有具体分析超声波清洗后是否对金属网产生影响，比如，金属网表面镀金层的完整性，金属网强力损失率等。（3）可以在本课题研究基础上，对金属网的组织结构进行重新设计，使金属网各向的力学性能尽可能接近，达到结构和力学性能的各向同性化，以满足电性能的要求。48万方数据 东华大学硕士学位论文第五章总结（4）可对金属网的其他性能做进一步研究，包括金属网的抗弯曲折叠性能、抗蠕变性能以及撕裂性能等，并可具体研究这些性能与织物组织结构、编织工艺、纱线加工工艺之间的关系。（5）建立金属网的线圈结构模型，以便于对金属网的网孔尺寸和力学性能进行预测，并为最佳工艺参数的设计提供理论模型的依据。49万方数据 东华大学硕士学位论文参考文献参考文献[1]齐恩杰.网状反射面天线电性能分析及影响因素研究[D].西安电子科技大学,2009.[2]王援朝.可展开网状反射器天线结构发展概况[J].测控与通信,2006,30(4):1-8.[3]BOANBJ,SCHWAMM,SULLIVANMR,etal.Gold-platedtungstenknitRFreflectivesurface[M].GooglePatents.1986.[4]LEVYDJ.Metalliccoatedandlubricatedamorphoussilicayarnusedasameshantennareflector[M].GooglePatents.1985.[5]WADEWD.Radio-frequencyreflectivefabric[M].GooglePatents.1989.[6]SINHAAK.MetallizedmeshfabricpanelconstructionforRFreflector[M].GooglePatents.1995.[7]BASSILYSF,URIBEJ.Methodofmakingtensionedmeshforlargedeployablereflectors[M].GooglePatents.2001.[8]MIURAA.Anexperimentalstudyofelectricalcharacteristicsofmeshreflectingsurfaceforcommunicationsatelliteantenna[C].TANAKAM//2003IEEETopicalconferenceonWirelesscommunicationtechnology.NewYork:IEEE,2003:218-219.[9]赛兴鹏,秦庆彦.可收展卫星天线用金属网技术研究进展[J].贵金属,2011,32(1):82-87.[10]李彬.网状反射面可展开天线的结构优化设计研究[D].西安电子科技大学,2010.[11]宗河.日本成功发射大型技术试验卫星[J].国际太空,2007,(2):22.[12]郑建生,李东伟,田玉华.星载可展开网状天线网面材料介绍[J].通信与测控,2004,28(003):26-32.[13]BOANBJ,SCHWAMM.Mesh-configuredrfantennaformedofknitgraphitefibers[M].GooglePatents.1989.[14]WADEWD.Radio-frequencyreflectivefabric[M].GooglePatents.1990.[15]SINHAAK.Methodofattachingantennamesh[M].GooglePatents.1995.[16]SINHAAK.Passiveintermodulationproducts(PIM)freeantennamesh[M].GooglePatents.1995.[17]贾伟.空间大型可展开天线网面材料的开发与研究[D].东华大学硕士论文,2011.[18]魏贺.空间大型可展开天线网面材料的开发与研究[D].东华大学硕士论文,2012.50万方数据 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东华大学硕士学位论文致谢致谢时光荏苒，日月如梭，当凸轮还在周而复始地旋转时，浑然不觉两年半的研究生生涯已进入倒计时……本论文承蒙恩师陈南梁教授，两年多以来无论是在学习阶段，还是在论文的选题、文献查阅、开题、试验研究和撰写等每一个阶段都离不开陈老师的悉心教导和帮助。两年多以来，恩师的言传身教，不仅扩充了学生的专业知识，更使学生学到了很多为人处事、待人接物的道理。一日为师，终生为父，恩师的教诲，使学生终生受用，在论文即将完稿之际向恩师致以最衷心的感谢和最崇高的敬意！课题研究期间，蒋金华博士给了我无私的帮助和最及时的指导，张晨曙高工丰富的经验使我受益匪浅；感谢张磊师兄在课题方面给予的帮助，感谢李敏洁师姐在学术方面给予的指导；同时，感谢课题组其他同学，与你们一起度过了难忘的两年。最后，谨将本论文献给多年来一直默默支持我、鼓励我的家人，让我能够专心致志地从事课题研究并顺利完成学业。55万方数据