纤维复合结构和用于制造纤维复合结构的方法技术

本发明专利技术提供了纤维复合结构和用于制造纤维复合结构的方法。纤维复合结构包括基部结构，该基部结构由包括嵌入第一基质材料中的多个第一纤维束的第一纤维复合材料形成，其中，基部结构包括由第一纤维束限定的开口，该第一纤维束包括第一部段以及使第一部段连续地或不间断地互连的第二部段，其中，第二部段形成限定开口的周边的一部分的突出部。纤维复合结构还包括功能结构，该功能结构定位在基部结构的开口中并且与基部结构的第一复合材料连结。的开口中并且与基部结构的第一复合材料连结。的开口中并且与基部结构的第一复合材料连结。

【技术实现步骤摘要】
纤维复合结构和用于制造纤维复合结构的方法


[0001]本专利技术涉及纤维复合结构以及用于制造纤维复合结构的方法。

技术介绍

[0002]纤维增强复合结构、比如碳纤维增强塑料或玻璃纤维增强塑料、因其重量轻且机械强度高而被广泛应用于各种领域。特别地，在飞行器和交通工具工业中，纤维增强结构被用作结构部件、比如承载件、蒙皮、覆盖件等。还存在实现至少部分地由纤维增强结构制成的用于气态或液态燃料的燃料罐的构思。
[0003]在一些情况下，需要提供一种纤维增强结构，该纤维增强结构不仅是承载部件，而且还集成其他功能、例如、诸如作为天线、天线罩或其他功能。在这种情况下，纤维增强结构通常包括材料的组合以满足结合的要求。
[0004]Jasim Ahamed等人在Composites Part A Applied Science and Manufacturing(January 2016)(复合材料A：应用科学与制造(2016年1月))的“Ply
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interleaving Technique for Joining Hybrid Carbon/Glass Fibre Composite Materials(用于连结混合式碳/玻璃纤维复合材料的层片交错技术)”中研究了一种混合式复合承载天线，其将导电的碳纤维复合结构蒙皮与电绝缘的雷达可通过窗口集成在一起，该窗口由介电复合材料比如玻璃或石英纤维复合材料制备。碳纤维复合蒙皮包括切口，碳纤维在该切口处终止。玻璃或石英纤维复合材料布置在切口中，并且玻璃或石英纤维层片与碳纤维层片交错，以实现可通过窗口与碳纤维复合结构蒙皮之间的有效载荷传递。

技术实现思路

[0005]本专利技术的其中一个目的是提高包括集成在基部结构中的功能结构的纤维复合结构的机械强度。
[0006]为此，本专利技术提供了根据第一方面的纤维复合结构以及根据第二方面的方法。
[0007]根据本专利技术的第一方面，纤维复合结构包括基部结构，该基部结构由第一纤维复合材料形成，该第一纤维复合材料包括嵌入第一基质材料中的多个第一纤维束，其中，基部结构包括由第一纤维束限定的开口，该第一纤维束包括优选地线性或大致线性地延伸的第一部段以及使第一部段连续地或不间断地互连的第二部段，其中，第二部段形成限定开口的周边的一部分的突出部。纤维复合结构还包括功能结构，该功能结构定位在基部机构的开口中并且与基部结构的第一纤维复合材料连结。
[0008]本专利技术的第二方面提供了一种用于制造纤维复合结构、特别地用于制造本专利技术的第一方面的纤维复合结构的方法。该方法包括通过将多个第一纤维束定位成使得其中至少一些第一纤维束具有优选地线性地延伸的第一部段和使第一部段连续地或不间断地互连的第二部段来制备基部结构，其中，第二部段形成限定基部结构的开口的周边的一部分的突出部。该方法还包括将功能结构定位在基部结构的开口内以及通过使嵌有第一纤维束的第一基质固化来连结功能结构和基部结构。
[0009]本专利技术所基于的构思是，在基部结构中的形成有开口的区域中第一纤维束不被中断或切割。相反，第一纤维束布置成使得第一纤维束界定或限定开口并且从开口的第一侧沿周边的一部分连续地延伸至开口的第二侧。换句话说，基部结构的第一纤维束未被切割而是连续地延伸，并且为了限定开口，第一纤维束布置成彼此间隔开更远。特别地，限定开口的第一纤维束具有可选地线性或大致线性地延伸的第一部段以及沿用以限定突出部或隆起部的路线布置的第二部段。因此，第二部段可以基本上限定周边的一个半部。该周边的另一半部或大致其余部分可以由形成镜像的突出部的另一第二部段限定，或者简单地由另一线性地延伸的纤维束限定。
[0010]本专利技术的一个优点是，第一纤维束中的至少一些第一纤维束从开口的一侧沿开口的周边连续地延伸至另一侧。因此，机械载荷可以围绕开口以改进的方式传递。
[0011]根据一些实施方式，突出部可以具有弧形——例如半圆或者椭圆的一区段、三角形、矩形或梯形的形式。
[0012]根据一些实施方式，功能结构可以由第二纤维复合材料形成，该第二纤维复合材料包括嵌入在第二基质材料中的多个第二纤维束，其中，第二纤维束不同于第一纤维束。例如，第二基质材料可以与第一基质材料相同。第二纤维束可以由与第一纤维束不同的材料制成。也就是说，可以在复合结构的不同区域中实现纤维复合结构的不同物理性能。提供呈第二纤维复合材料的形式的功能结构的一个优点是，使功能结构与基部结构之间的连结更加容易，并且功能结构可以传递增加的机械载荷量。
[0013]根据一些实施方式，第二纤维束包括石英纤维、玻璃纤维、亚碲酸盐(tellurite)纤维、聚合物纤维、或PMMA纤维。“PMMA”是“聚(甲基丙烯酸甲酯)”的缩写。
[0014]根据一些实施方式，在预定频率范围内，第二纤维复合材料与第一纤维复合材料相比具有更高的电磁透射率。根据应用情况，预定频率范围可以包括例如微波、光学或红外频率范围。在预定频率范围内，第二纤维复合材料的透射率可以例如大于或等于0.4、特别地大于或等于0.5、以及优选地大于或等于0.7。
[0015]根据一些实施方式，第二纤维束的端部区域可以定位在第一纤维束的的第一部段之间。也就是说，第二纤维束可以连续地延伸穿过整个开口，并且在第一纤维束的可选地线性的第一部段之间终止。例如，第二纤维束中的至少一些第二纤维束可以在相对于第一纤维束的纵向延伸范围的不同位置处终止。由于第二纤维束延伸穿过开口并且在第一纤维束的第一部段之间终止，因此第二纤维束能够承受进一步增加的机械载荷量。因此，纤维复合结构的机械强度至少得以保持或者甚至进一步提高。
[0016]根据一些实施方式，功能结构可以包括例如呈块或筒的形式的实心本体。
[0017]根据一些实施方式，功能结构可以包括限定内部开口的承载框架，实心本体固定在该内部开口中，其中，承载框架以外周边与基部结构的第一纤维复合材料连结。实心本体可以直接固定在内部开口内，或者通过保持实心本体的内部框架固定在内部开口内。
[0018]根据一些实施方式，承载框架是套筒，所述套筒在第一端部上包括第一边沿或套环并且/或者在第二端部上包括第二边沿或套环。一个或多个边沿或者一个或多个套环有助于进一步改进对基部结构的粘附。一个或多个边沿或者一个或多个套环可以可选地设置有表面纹理以进一步增加第一基质材料与框架之间的粘附。
[0019]根据一些实施方式，实心本体可以由与第一纤维复合材料相比在预定频率范围内
具有更高的透射率的材料制成。根据应用情况，预定频率范围可以包括例如微波、光学或红外频率范围。在预定频率范围内，实心本体的透射率可以例如大于或等于0.4、特别地大于或等于0.5、以及优选地大于或等于0.7。
[0020]根据一些实施方式，实心本体可以由玻璃、PMMA或在给定频率范围内类似可通过的其他材料制成。
[0021]根据一些实施方式，第一复合材料的第一纤维束包括碳纤维或玻璃纤维。
[0022]根据一些实施方式，第一纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维复合结构(100)，包括：基部结构(1)，所述基部结构(1)由第一纤维复合材料形成，所述第一纤维复合材料包括嵌入在第一基质材料(X1)中的多个第一纤维束(F1)，其中，所述基部结构(1)包括由第一纤维束(F1)限定的开口(10)，所述第一纤维束(F1)包括第一部段(11)和使所述第一部段(11)连续地或不间断地互连的第二部段(12)，其中，所述第二部段(12)形成限定所述开口(10)的周边的一部分的突出部(13)；以及功能结构(2)，所述功能结构(2)定位在所述基部结构(1)的所述开口(10)中并且与所述基部结构(1)的所述第一纤维复合材料连结。2.根据权利要求1所述的纤维复合结构(100)，其中，所述突出部(13)具有弧形、三角形、矩形、或梯形的形式。3.根据权利要求1或2所述的纤维复合结构(100)，其中，所述功能结构(2)由第二纤维复合材料形成，所述第二纤维复合材料包括嵌入在第二基质材料(X2)中的多个第二纤维束(F2)，其中，所述第二纤维束(F2)不同于所述第一纤维束(F1)。4.根据权利要求3所述的纤维复合结构(100)，其中，所述第二纤维束(F2)包括石英纤维、玻璃纤维、亚碲酸盐纤维、聚合物纤维或PMMA纤维。5.根据权利要求3或4所述的纤维复合结构(100)，其中，在预定频率范围内，所述第二纤维复合材料与所述第一纤维复合材料相比具有更高的电磁透射率。6.根据权利要求3至5中的任一项所述的纤维复合结构(100)，其中，所述第二纤维束(F2)的端部区域(20A、20B)定位在所述第一纤维束(F1)的所述第一部段(11)之间。7.根据权利要求1或2所述的纤维复合结构(100)，其中，所述功能结构(2)包括实心本体(21)。8.根据权利要求7所述的纤维复合结构(100)，其中，所述功能结构(2)包括限定内部开口(23)的承载框架(22)，所述实心本体(21)固定在所述内部开口(23)中，其中，所述承载框架(22)以外周边(24)与所述基部结构(1)的所述第一纤维复合材料连结。9.根据权利要求8所述的纤维复合结构(100)，其中，所述承载框架...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安，
申请(专利权)人：空中客车简化股份公司，
类型：发明
国别省市：