2D平面交织系统（Planar Interlacing System）优化方法

平面交织（机织物）或成圈体系（针织物）虽然可以克服连续长丝体系的层内断裂问题，但层间的强度受到基体强度的制约，并且比结构应用所需的层间强力低大约一个数量级。

1.4.2.1　二维机织系统

由多层单层织物组合在一起形成的织物称为层合织物，如图1-8所示。其制作工艺简单，生产成本低廉，目前被广泛使用。此外，层合复合材料具备良好的可设计性特点。可以通过改变组分材料的种类、纤维体积含量以及铺层方向、顺序，使之满足结构设计中对材料强度、弹性和方向性的要求，这在通常的金属材料中是很难实现的。因此，层合复合材料不仅给设计人员提供了一种比强度、比模量高的材料，而且给设计人员提供了一种在一定范围内可自由改变其性能的材料，以达到结构与功能设计高度统一的方法。然而，层合复合材料存在一个巨大的问题，就是在受到外力作用时，容易发生分层现象，因此，在对材料的层间性能有较高的要求时，层合复合材料通常不被采用。

图1-8　层合织物结构示意图

1.4.2.2　二维针织系统

在20世纪90年代，针织物开始用于复合材料的增强体。针织结构复合材料可分为经编针织物增强和纬编针织物[图1-9（a）和图1-9（b）]增强两种。针织物最大的特点就是具有相互串套且可以无限弯曲的线圈结构，这使得用针织物增强的复合材料具有机织物复合材料所无法比拟的成型性、延伸性及能量吸收性，适合深度模压及形成各种形状复杂的结构部件。然而，针织物线圈的严重弯曲，虽提高了织物整体可变形性，但制成的复合材料的刚度和强度会受到影响。此外，由于加工时纱线会受到损伤，也会影响复合材料的力学性能。因此，针织结构复合材料应用发展缓慢。直到以经编多轴向，如图1-9（c）所示为代表的针织结构以其优异的力学性能和较低的生产成本在航天航空与风能发电等领域得到广泛应用，针织结构复合材料才开始受到广泛重视并且成为当今复合材料的研发重点之一。(www.xing528.com)

图1-9　针织结构示意图

1.4.2.3　二维编织系统

二维编织是指所加工的编织物的厚度不大于编织的纱（线或纤维束直径）3倍的编织方法。从广义上讲，基本的编织技术是这样一种工艺：按同一方向，即织物成型方向取向的三根或多根纤维（或纱线）按不同的规律同时运动，从而相互交叉相互交织在一起，并沿与织物成型的方向有一定角度的方向排列成型，最后形成织物。图1-10是二维编织织物最基本的形式。

编织的种类很多，按编织出的织物形状可以分为圆型编织和方型编织两种。圆型编织是指可以编织成横截面为圆型或圆环织物的编织。采用编织技术主要用来生产绳、带、管等织物，这些织物可以直接使用，也可以用做复合材料的增强体。它的编织机构造简单，工艺不复杂，生产效率较高。

图1-10　二维编织织物结构示意图