三维机织复合材料是一种先进的纤维增强复合材料,它以三维立体机织物作为增强相,树脂、陶瓷等作为基体复合而成,它所具有的整体化纤维增强结构赋予了复合材料极佳的层间剪切强度、极好的抗冲击损伤性能、适宜的韧性和较高的比强度、比模量,同时它还具有重量轻、刚度好、强度高、耐腐蚀、抗高温等特点,在航空航天、交通运输、汽车工业、船舶制造、体育用品、医疗卫生等领域有着广泛的应用前景。三维立体机织物作为纺织结构复合材料预制件,其具有质量轻、整体性与仿形性好、力学性能优良等诸多优点,但其制作的技术难度大、造价高、产量小,而且有时还不能很好的满足结构多变等方面的需要,所以如何织制具有三维交织结构的整体机织物已经成为近年来复合材料领域研究的重要课题之一。三维立体机织物是在二维机织物的基础上,增加织物的厚度,在织物厚度方向上增加部分经纱或纬纱,使纱线在空间三个方向相互穿插,相互交织成一定的几何形状,形成空间网络,即三维立体结构。同二维机织物一样,三维立体机织物也有多种组织结构,其复合材料构件的性能亦各不相同。三维机织复合材料的优异性能与细观结构密切相关,随着三维机织复合材料应用的日益广泛,深入研究其细观结构显得尤为重要。三维立体机织物按照几何结构可以分为三维实体机织物、三维空芯机织物、三维壳体机织物、三维节点式机织物等。本课题的研究对象为三维实体机织物中的三维正交机织物和角联锁机织物,是目前应用最为广泛的立体机织物。目前,国内外只对部分三维机织物进行了几何结构的模型构建及分析等方面的研究,还未有关于三维机织物可织性分析的研究及资料。本课题对三维实体机织物中应用较为广泛的三维正交实体机织物和三维角联锁实体机织物的可织性进行分析。分析了织造多层织物时Y100S型半自动小样织机各个部分需要满足的要求及其对织物可织性的影响,制定了对小样织机的改造方案,制作了各个部件改造后的模型,并根据改造方案对小样织机做了部分改造,使用改造后的织机织造了不同层数的正交和角联锁实体机织物。建立了三维正交及角联锁实体机织物的几何结构模型,并通过与织物实际结构进行对比对织物结构模型进行修正,根据修正后的织物结构模型,找出结构模型中影响织物织造的参数,如纱线的线密度、织物的织缩率、织物的组织、织物经纬密度等。通过织物几何结构模型中各个参数间的关系建立三维机织物经纬向及纵向相关参数的数学表达式。上机织造不同层数的三维实体机织物,测算其纤维体积分数,并与通过数学关系式计算得到的织物中理论纤维体积分数进行对比,验证织物结构模型及各个参数间数学关系的准确性。课题研究将前人对于三维机织物的研究更进一步,也为构建三维机织物可织性分析的理论体系奠定初步基础。同时,通过对三维实体机织物的可织性分析,探讨织物织造过程中各个参数对织物可织性的影响,构建织物可织造结构模型。研究成果可以给三维实体机织物的设计者和生产织造者提供理论指导和技术参考,如提高三维机织物的可织性,提高织造效率,缩短生产周期,消除上机织造隐患等。