用于经截切的π形预成型件的加强件、包括该加强件的π形预成型件以及加强π形预成型件的方法技术

公开了一种用于经截切的三维π形或T形预成型件（101）的加强件（201）及其制造方法，以及包括该加强件的复合结构。加强件是具有宽度、长度、以及由厚度（+）分开的第一面表面（212）和第二面表面（213）的转向式织物。转向式织物的第一面表面接附至预成型件的经截切部件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及一种织造的预成型件，并且具体地涉及在加强的复合材料中使用的织造的预成型件。更具体地，本专利技术涉及可以成形为高弯曲形状的经截切的η形预成型件。进一步更具体地，本专利技术涉及用于经截切的η形预成型件的加强件。
技术介绍
现今使用加强的复合材料来制造结构部件是普遍的，特别是在可以对其轻重量、高强度、韧性、耐热性以及被形成和成形的能力的期望特性进行非常有利地利用的应用中。这种部件被用在例如航空的、航天的、人造卫星、高性能娱乐产品以及其他应用中。通常，这种部件由嵌置在基体材料中的加强材料构成。加强部件可以由下述材料制成例如玻璃、碳、陶瓷、芳族聚酰胺、聚乙烯和/或展现了所期望的物理、热、化学和/或其他特性——主要是抗应力破坏的高强度——的其他材料。通过使用最终变成完成 的部件的组成元件的这种加强材料，对完成的复合部件赋予了加强材料的期望特性，例如非常高的强度。通常的组成加强材料可以被织造、编织或以其他方式定向成用于加强预成型件的所期望构型和形状。通常，特别注意确保组成加强材料所选择的特性的最佳利用。通常，这种加强预成型件结合有基体材料以形成所期望的完成部件或生产用于完成部件的最终生产的日常储存。在已经构造了所需的加强预成型件之后，可以将基体材料引到预成型件并引入预成型件中，使得通常加强预成型件变成被封装在基体材料中并且基体材料填充了介于加强预成型件的组成元件之间的空隙区域。基体材料可以是同样展现了所需的物理、热、化学和/或其他特性的各种各样的材料，例如环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、陶瓷、碳和/或其他材料。为用作基体所选择的材料可以与加强预成型件的材料相同或不同并且可以具有或不具有相似的物理、化学、热或其他特性。然而，通常，由于使用复合物的通常目的首先是要实现通过使用仅一种组成材料不能达到的成品的特性组合，其将不是相同的材料或具有相似的物理、化学、热或其他特性。如此组合，加强预成型件以及基体材料之后可以通过热固的或其他已知的方法在相同的操作中被固化并且稳定化，并且之后加强预成型件和基体材料遭受为了制造出所需部件的其他操作。在这点上，应当强调的是，在被这样固化之后，基体材料的凝固的块则通常非常强固地附着于加强材料(例如，加强预成型件)。因此，完成的部件上的应力，特别地通过它的、用作纤维之间的粘合剂的基体材料，可以有效地转移到加强预成型件的组成材料并由加强预成型件的组成材料承受。加强预成型件的任何破坏或不连续限制了预成型件对施加到完成的部件上的应力进行转移以及承受的能力。往往，所期望的是制造具有除了如例如板、片、矩形或方形实心体等简单几何形状之外的构型。实现此的方式是要将这种基本几何形状组合成所期望的更复杂形式。一个这种典型结合是通过使由上述材料制成的加强预成型件以相对于彼此的一定角度(通常为直角)进行连接来实现的。用于连接的加强预成型件的这种角布置的通常目的是要形成所期望的形状以形成例如包括一个或多个端部壁或“T”形交汇部的加强预成型件，或者要强化加强预成型件以及其所构成的复合结构所产生的组合对抗其暴露在外力例如压力或张力时的偏斜或失效。在任何情况中，相关的考虑因素是要使组成部件之间的各接合部尽可能的强固。假设加强预成型件组分自身具有很高的强度，则接合部的薄弱点有效地变成结构“链”中的“弱链接”。在美国专利No. 6，103, 337中阐述了相交构型的示例，该专利的公开内容通过参引并入本文中。该参考文献阐述了将两个加强板结合成T形的有效方式。这可以通过将第一加强面板连接到靠着第一面板布置在边缘上的第二加强面板来实现。过去已经为形成这种接合部提出了各种其他建议。已经提出了形成并固化彼此分离的面板元件以及成角度的加固元件，其中，加固元件具有单个面板接触表面或在一端处分成两部分以形成两个分叉的、共面的面板接触表面。之后，两个部件通过使用热固性粘合剂或其他粘合材料将加强元件的面板接触表面粘合地粘结到其他部件的接触表面而被连接。然而，当张力施加到固化面板或复合结构的表皮上时，由于连接部的有效强度是粘合剂的有效强度而不是基体材料或加强材料的有效强度，具有不可接受的低数值的载荷导致了使加强元件与面板在它们的接触面处分离的“剥离”力。在这种部件的接触面处使用金属螺栓或铆钉是不可接受的，因为这种附件至少部分地破坏了并削弱了复合结构自身的完整性、增加了重量并且引入了如在该元件和周围材料之间的热膨胀系数的差异。解决此问题的其他方法已经基于以下构思使用如将部件中的一个缝到另一个上以及依赖缝线来将这种加固纤维引入接合部处，而将高强度纤维引入连接区域上。在美国专利No. 4，331，495中示出了一个这种方法并且在美国专利No. 4，256，790中示出了其方法分案。这些专利公开了已经在由粘合地粘结的纤维层制成的第一复合面板与第二复合面板之间产生的接合部。在现有技术方法中，第一面板在一端处分为两部分以形成两个叉开的、共面的面板接触表面，这两个叉开的、共面的面板接触表面已经由通过两个面板的未固化的挠性复合线的缝合而连接到第二面板。面板以及线已经同时地被固化或“共固化”。在美国专利No. 5，429，853中阐述了用于提高接合强度的另一方法。尽管现有技术已经试图改进加强的复合件的结构整体性并且已经获得成功，特别地在美国专利No. 6，103，337的情况中仍想要通过不同于使用粘合剂或机械耦接的方法来改进或解决该问题。在这一点上，一种方式可能是通过专用机器产生织造的三维(“3D”)结构。然而，这牵扯到相当多的费用并且很少希望具有专用于产生单一结构织造机器。尽管存在这种事实，可以处理成纤维加强的复合部件的3D预成型件是期望的，因为其相对于常规的二维(“2D”)层合复合件具有提高的强度以及损伤容限。这些预成型件在要求复合件承载平面外载荷的应用中是特别有用的。然而，上述现有技术的预成型件在其以下能力方面受到了限制承受高的平面外载荷、在自动织机工艺中被织造以及提供预成型件的部分的变化的厚度。另一方法是要织造平的、多层结构并且将其折叠成3D形状。将多层结构折叠成3D形状的早期尝试导致了在预成型件折叠时扭曲的部分。扭曲的发生是因为以这种方式织造的纤维的长度不同于其在预成型件折叠时所应具有的长度。这在以此方式织造的纤维长度过短的区域的引起了凹痕和波纹，并且在纤维长度过长的区域引起了褶皱。在美国专利6，874，543中公开了可能在预成型件折叠的区域导致波纹或环的3D预成型件织造结构的示例，其全部内容通过参引并入本文中。在美国专利6，466，675中公开了一种解决折叠时的扭曲问题的方法，其全部内容通过参引并入本文。该参考文献提供了可以折叠成T形或π形的3D结构的平的、多层结构，之所以这样称呼是因为预成型件的经折叠部分可以产生基本上垂直于凸缘或母体材料的一个或两个腿部(分别对于T形和π形)。这是通过在织造期间调整纤维的长度以防止在折叠处的上述凹痕和褶皱来实现的。在织造过程中，在折叠区域，一些纤维被织造得过长而另外的一些被织造得过短。短的和长的纤维之后在预成型件被折叠时在长度方面被相等化，在折叠处产生了平滑的转换。经折叠的预成型件的益处在于要被加强的面板与加强面板之间的连接的强度。当其被织造在一起，面板共用加强材料与基体材料，产生了单式结构。一体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.11 US 12/616,5971.一种加强件，所述加强件用于具有至少一个经截切的部件的三维n形或T形预成型件，所述加强件包括 转向式织物，所述转向式织物具有宽度、长度、以及通过厚度分开的第一面表面和第二面表面，其中，所述转向式织物的所述第一面表面接附至所述预成型件的所述经截切的部件。2.根据权利要求1所述的加强件，其中，所述转向式织物是织造的。3.根据权利要求1所述的加强件，其中，所述转向式织物是使用可编程的收紧系统来织造的。4.根据权利要求1所述的加强件，其中，所述第一面表面与所述第二面表面大体上彼此平行。5.根据权利要求4所述的加强件，其中，所述第一面表面和所述第二面表面呈平面状。6.根据权利要求1所述的加强件，其中，所述加强件的长度与经截切的所述预成型件的经向方向对准。7.根据权利要求1所述的加强件，其中，所述转向式织物是由纤维或纱线织造的，所述纤维或纱线由从包括以下材料的组中选出的材料制成玻璃、碳、陶瓷、芳族聚酰胺以及聚乙烯。8.一种包括根据权利要求1所述的加强件的三维形或T形的经截切的预成型件。9.根据权利要求8所述的加强的经截切的预成型件，其中，所述转向式织物和所述经截切的部件被同时地浸以基体材料。10.根据权利要求9所述的加强的经截切的预成型件，其中，所述基体材料被固化。11.根据权利要求9所述的加强的经截切的预成型件，其中，所述基体材料从包括以下材料的组中选出环氧树脂、双马来酰亚胺、聚酯、乙烯基酯、陶瓷以及碳。12.一种用于加强三维形或T形预成型件的方法，包括以下步骤 截切所述三维n形或T形预成型件； 形成针对经截切的所述预成型件构造的转向式织物加强件；以及 将所述转向式织物加强件在至少经截切的区域中接附至经截切的所述预成型件。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述转向式织物加强件是使用可编...

【专利技术属性】
技术研发人员：强纳森·葛林，迈克尔·麦克莱恩，
申请(专利权)人：阿尔巴尼复合物工程股份有限公司，
类型：
国别省市：