本文公开了复合材料、包含复合材料的结构元件、飞机翼梁及其生产方法。本发明专利技术的一些实施方案包括复合材料，该复合材料包含被非金属材料层分隔开的金属主体的阵列的多个层，其中一些金属层中的金属主体的定向与相邻金属层中的金属层的定向在结构上相补充。本发明专利技术的其它实施方案包括包含复合材料的结构元件，例如飞机翼梁。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及复合材料的领域。更具体地,本专利技术涉及复合材料、包含复合材料的结构元件、飞机翼梁(airplane wing spar)及其生产方法。
技术介绍
复合材料(或简称为复合物)是由具有显著不同的物理或化学性质的在完成结构内的宏观水平上保持分离和有区别的两个或更多的组成材料制成的工程材料。木材是以木质素的基质形式的纤维素纤维的天然复合物。最原始的人造复合材料是被结合以形成用于建造建筑物的砖的稻草和泥浆；圣经《出埃及记》讲到以色列人受法老的压迫，被迫在没有稻草提供的情况下制造砖。古代制砖过程仍然可以在大都会艺术博物馆的埃及墓绘画上看到。最先进的例子通常在苛刻环境中的航天器上实施。最明显的应用是以钢和聚合增强波特兰水泥或浙青混凝土的形式铺筑我们的道路。最接近于我们个人卫生的那些复合物形成了我们的由玻璃纤维制成的淋浴间和浴缸。固体表面，仿制花岗岩和讲究的大理石水槽和台面被广泛使用来提高我们的生活体验。复合物由被称为构成材料的独特材料制成。存在两类构成材料:基质和加固物。每种类型的至少一个部分是必需的。基质材料通过保持其相对位置来围绕并支撑加固材料。加固物给予其特殊的机械和物理性能来提高基质性能。协同作用产生无法从单独的构成材料得到的材料性能，而各种各样的基质和加强材料允许产品或结构的设计师选择最佳的组口 ο复合材料的物理性能实质上通常不是各向同性的(独立于所施加的力的方向)的性质，而是典型的正交各向异性的(依赖于所施加的力或负载的方向而不同)。例如，复合面板的刚度将经常会取决于所施加的力和/或力矩的定向。面板刚度还依赖于面板的设计。此外，一些复合物是易碎的，并具有超过失效的最初开始的小的保持强度。易碎的陶瓷基质复合物的最有名失效发生在哥伦比亚号航天飞机的机翼的前缘上的碳-碳复合瓦片(carbon-carbon composite tile)由于在起飞期间中被冲击而断裂时。当交通工具在2003年2月I日重新进入地球大气层时，这导致了交通工具的灾难性崩裂。更近地，其它航空灾害也被关联到这些问题。因此，将合意的是，为这些实现类型提供更耐用且或许，更具有各向同性的复合材料。专利技术概述本专利技术是复合材料、由复合材料构成的结构元件、由复合材料构成的飞机翼梁及其生产方法。根据本专利技术的一些实施方案，复合材料可由多个金属层构成，金属层由被一个或多个非金属层隔开的金属主体的阵列构成，非金属层包括非金属材料的一个或多个层片(ply)，例如聚合物织物。根据本专利技术的另外的实施方案，一些金属层中的金属主体可以以在结构上补充金属主体在其它金属层中的一些中的定向的定向来布置，例如，以大体垂直的定向。根据本专利技术的另外的实施方案，可以提供结构元件，例如飞机翼梁[如图2中所示]、平台地板(deck floor)，机身部分、机腹(bally)、舱壁、直升机部分等，以及用于制造相同物的方法。结构元件可以包含多个金属层，每个金属层包含金属主体的阵列，其中金属层可以被非金属层分开，每个非金属层由诸如聚合物织物的非金属材料的一个或多个层片构成。根据本专利技术的另外的实施方案，在一些金属层中的金属主体可以以在结构上补充一些其他金属层中的金属主体的定向的定向来布置，例如，以大体上垂直的定向。对于本专利技术的不同应用来说，不同的相对定向可能是最佳的。附图简述被视为本专利技术的主题被特别地指出并在本说明书的结论部分中清楚地要求保护。然而，通过在阅读附图时参照下面的详细描述，既关于操作结构又关于操作方法的本专利技术连同其目的、特征及优点可以被最好地理解，在附图中:附图说明图1是根据本专利技术的一些实施方案的示例性的切穿中心的复合材料的图解。图2是根据本专利技术的一些实施方案的具有10米的长度的示例性飞机翼梁的图解。图2A是根据本专利技术的一些实施方案的与相应的侧翼对齐的示例性基础框架的图解，其中示出了侧翼的层。图2B是根据本专利技术的一些实施方案的在图2A中所示出的示例性基础框架的部分D的示例性细节的图解。图2C是根据本专利技术的一些实施方案的在图2A中示出的示例性基础框架的部分E的示例性细节的图解。图3是全部根据本专利技术的一些实施方案的在图2中示出的位于A-A和Sl-Sl之间并在Z轴方向上扩展的示例性飞机翼梁的1.5米部分的图解，其中顶板和底板显示为从基本框架和侧翼分开。图4是根据本专利技术的一些实施方案的用于在Z轴方向上扩展的飞机翼梁的示例性复合材料或板的层的图解。图5是全部根据本专利技术的一些实施方案的在图2中示出的示例性飞机翼梁的Sl-Sl横截面的图解，示出了示例性网状物和示例性顶板和底板之间使用插入的示范性填充楔形物的接合。图6是根据本专利技术的一些实施方案的飞机翼梁的示例性基础框架和侧部侧翼的图解。图7是根据本专利技术的一些实施方案的示例性左侧翼的层的图解。图8是根据本专利技术的一些实施方案的示例性右侧翼的层的图解。图9是根据本专利技术的一些实施方案的示例性基础框架的图解。图10、11和IlA是全部根据本专利技术的一些实施方案的被非金属材料围绕的示例性金属主体和用非金属材料围绕金属主体的示例性方法的图解。图12是根据本专利技术的一些实施方案的示例性的填充楔形物的图解。图13是根据本专利技术的一些实施方案的用于填充楔形物的示例性的位置(标记为G)的图解。图14是根据本专利技术的一些实施方案的包括填充楔形物的示例性基础框架和侧部侧翼的图解。将领会，为了图解的简单和清楚，在图中示出的元件没有必要按比例绘制。例如，为清楚起见，一些元件的尺寸可以被相对于其它元件夸大。另外，在被认为适当的位置，参考数字可以在图中重复，以指示相应或类似的元件。应理解，附图被单独地提出以说明以下的详细描述，并且因此本质上为示例性的，且不包括本专利技术的所有可能的变更。详细描述在下面的详细描述中，阐述了许多具体细节，以提供对本专利技术的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，本专利技术可以在没有这些具体细节的情况下执行。在其它示例中，众所周知的方法、过程、部件和电路未被详细地描述，以便不混淆本专利技术。在下面的详细描述中，参照显示在括号中的数字。除了段号之外，括号中出现的数字或字母，例如[500]，应被理解为通过在括号中出现的相同数字或字母来参照在图内标记的元件。本专利技术是复合材料、由复合材料构成的结构元件、由复合材料构成的飞机翼梁及其生产方法。根据本专利技术的一些实施方案，可以提供由彼此固定的相异材料和构型的层构成的复合材料，以及生产该复合材料的方法。复合材料可包括由被一个或多个非金属层分开的长方形(oblong)金属主体的阵列构成的多个金属层，所述一个或多个非金属层包括一个或多个诸如聚合物织物的非金属材料的层片。根据本专利技术的另外的实施方案，一些金属层中的金属主体可以以在结构上补充金属主体在其他金属层中的定向的定向来布置，例如，以大体上垂直的定向。结构上补充即增加其结构完整性和/或结构强度，例如，增加结构的承受压力或冲击的能力或使得结构具有各向同性的性能。根据本专利技术的还有的另外的实施方案，一些金属层可以与一个或多个其它的金属层互连，例如，使用一个或多个跨层结构或使用现今已知或可以待在未来专利技术的任何其它互连结构或技术来互连。根据本专利技术的一些实施方案，可以设置包含被布置为大体上与彼此[5]平行的金属主体[5](例如金属杆、条)的阵列的第一金属层[9]。金属主体的阵本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.11 US 12/833,9851.一种复合材料，包括: 长方形金属主体的阵列，其中所述金属主体为至少0.3毫米(mm.)厚，至少2mm宽和至少IOmm长；和 非金属材料。2.根据权利要求1所述的材料，还包括: 第一金属层和第二金属层，所述第一金属层和所述第二金属层中的每一个由所述长方形金属主体的阵列构成，其中所述第二金属层中的一个或多个所述金属主体的定向与所述第一金属层中的一个或多个所述金属主体的定向在结构上相补充；以及 位于所述第一金属层和所述第二金属层之间的非金属层。3.根据权利要求2所述的材料，其中所述第二金属层中的一个或多个所述金属主体的定向大体上垂直于所述第一金属层中的一个或多个所述金属主体的定向。4.根据权利要求1所述的材料，其中所述金属主体由具有IHOMPa或更高的抗拉强度的金属构成。5.根据权利要求1所述的材料，其中一个或多个所述金属主体被非金属材料单独地包围。6.根据权利要求1所述的材料,其中所述非金属材料是从由以下材料组成的材料组中选择的材料: a.聚合物织物； b.碳纤维； c.石墨纤维；和 d.玻璃纤维。7.根据权利要求1所述的材料，其中两个或更多个所述金属主体之间的空间用非金属材料填充。8.根据权利要求1所述的材料，其中一个或多个所述金属主体被布置和连接成使得其形成预先计划的电路。9.一种结构元件,包括: 第一金属层和第二金属层，所述第一金属层和所述第二金属层中的每一个由长方形金属主体的阵列构成，其中所述第二金属层中的一个或多个所述金属主体的定向与所述第一金属层中的一个或多个所述金属主体的定向在结构上相补充；和 非金属层，其位于所述第一金属层和所述第二金属层之间。10.根据权利要求9所述的结构元件，其中所述第二金属层中的一个或多个所述金属主体的定向大体上垂直于所...
【专利技术属性】
技术研发人员：西格蒙德·布鲁夫班德，维克多·什卡托夫，
申请(专利权)人：先进物流发展有限公司，
类型：
国别省市：
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