碳纤维叠层布的缝纫技术主要用来解决碳纤维复合材料及C/C复合材料叠层方向上断裂韧性差、冲击损伤容限低等问题,是一种低成本的叠层布成型技术。但由于碳纤维本身的特性,在实际缝纫过程中,缝纫机构会对碳纤维缝纫线产生动态张力和剪切力,以及缝纫线被碳布和针眼等机器部件磨损,导致碳纤维缝纫线断线率极高,严重影响了生产效率和经济效益。论文归纳了有关碳纤维织物缝纫的国内外发展概况,并着重完成了以下方面的研究:(1)根据碳纤维丝具有高脆性和低断裂韧性的固有属性及缝纫技术的要求,通过结合普通工业用缝纫机特点,运用机械设计理论及虚拟样机的方法设计了一套适用于碳纤维叠层布缝制的辅助机构。利用绕线叉与绕线环周期性地对缝纫线放松,消除缝纫过程中动态张力和剪切力,以降低断线率,保证缝合工艺的顺利进行;(2)基于Pro/E软件对辅助机构进行建模、仿真,仿真结果对比解析法,验证模型建立的正确性,并对构件绕线叉和绕线环进行运动分析。该辅助机构传动稳定,满足预期的设计要求;(3)为了增强碳纤维缝纫线在垂直于纤维方向上的力学性能,通过加捻的方式改变碳纤维缝纫线结构,提高缝纫线的强力和磨损性,减少断线产生,建立碳纤维缝纫线有限元模型,利用有限元方法在ABAQUS中进行力学性能仿真;(4)结合金属铜具有耐磨的特点,通过镀铜对碳纤维缝纫丝束的表面进行保护,提高其耐磨性。利用三维软件Pro/E对镀铜碳纤维缝纫丝束进行建模;(5)通过有限元方法在ABAQUS中对丝束镀铜层进行耐磨性分析。对比相同工作条件下其他形式的保护,发现丝束表面镀铜能明显改善碳纤维的耐磨性能;(6)在ABAQUS中对镀铜碳纤维和其他高性能纤维进行硬挺度比较,分析镀铜碳纤维线的可缝纫性。本文对碳纤维叠层布缝纫技术进行研究,为解决国内碳纤维叠层布在缝纫过程中存在的起毛、断线问题提供了参考。图61幅,表8个,参考文献70篇