通过层间金属板增强的层压复合材料弯曲和加固元件制造技术

本发明专利技术的名称是通过层间金属板增强的层压复合材料弯曲和加固元件。提供弯曲和加固支架并且包含金属增强板的层压增强元件，以及制造该元件的方法。在连接位置处的金属增强板消除了对用于啮合连接器的额外外部连接增强件的需求。

【技术实现步骤摘要】
通过层间金属板增强的层压复合材料弯曲和加固元件
本公开涉及层压的复合材料元件的增强。各种实施方式涉及纤维增强的层压复合材料加固和弯曲元件。
技术介绍
碳纤维增强塑料(“CFRP”)广泛用于提供具有高的强度与重量比的结构元件。碳纤维增强塑料由包括嵌入有碳纤维的热固性或热塑性聚合物(“树脂”)基体的聚合的复合材料制造。通过纤维增强的板的层以及随后将所述板粘合以形成复合材料元件可以形成CFRP结构元件。这些复合材料广泛用于航空器结构，例如，机体、机翼以及航空器外壳的其它部件。这些复合材料可通过复合材料元件的层之间的薄金属板增强以便增强元件的结构完整性。CFRP也用于形成用于结构比如航空器的弯曲和加固元件。弯曲和加固元件通常是细长元件，其形成为具有抵抗绕位于截面中的轴弯曲的截面。I截面、T截面和C截面是这些元件的实例。形成层压CFRP板的这类元件提供了如此元件，其具有沿元件对于弯曲和加固有利的强度。然而，将负荷在例如与其它元件或部件的连接处施加到这些元件呈现出困难。CFRP元件沿着沿包含所述元件的板前进的方向提供显著的强度。然而这些元件经过其厚度——从板到板的方向——的强度主要是板间粘结料的强度和支撑纤维的板的塑料基体的强度。那些强度的量级小于在纤维延伸方向上的纤维增强板的强度。这种较低经过厚度的强度在与弯曲和加固元件的连接处呈现出问题。这些连接可通过延伸经过开口的常规连接器，比如螺栓或铆钉，所述开口在CFRP元件的经过厚度的方向上延伸。通过造成形成元件的板脱层(delamination)或者对其内嵌入纤维的基体造成损害，由这类连接器施加到CFRP元件的负荷可损害CFRP元件。这种损害通常出现在负荷路径将方向从一个平面改变成相对所述一个平面倾斜的另一个平面的区域中(例如，当从凸缘过渡到辐板(web)时的半径设计(radius detail))。图1显示已知的用于与I截面CFRP元件10连接的增强件。元件10通过两个分开的大致平行的凸缘14和16形成，凸缘14和16通过在凸缘14和16之间延伸并且与凸缘14和16大致垂直的辐板12连接。图1图示了两个连接增强件——半径杆块22和弯头26。半径杆块22和弯头26从表面17经过凸缘16强化与元件10的连接，表面17面向与凸缘14相对的方向。连接器24和28延伸经过凸缘16以连接到与表面17相邻的部件或元件。连接器24包括位于半径杆块22上的部分以及延伸经过半径杆块22和凸缘16的另一个部分。邻近凸缘16与表面17相对的表面放置半径杆块22，以将经过连接器24施加的任何负荷分布到凸缘16。连接器28类似地延伸经过弯头26和凸缘16。另外，弯头26延伸与辐板12相邻，并且连接器30延伸经过弯头26和辐板12，以额外地增强元件10的凸缘16与辐板12的完整性，并且将负荷从连接器28转移至辐板12。半径杆块、弯头以及类似的用于将负荷施加到CFRP元件的连接增强件提供CFRP元件所需的连接强度。这类连接增强件是在包括与弯曲或加固元件比如元件10的连接的结构组装期间必须放置和固定的额外部件。这些额外的部件以及将其组装到结构中所需的工作增加了包含弯曲或加固元件比如元件10的结构的成本，并且增加了组装那些结构的工作。
技术实现思路
在一个方面，描述了层压的弯曲和加固元件，其被制造以在没有外部增强元件比如半径杆块和弯头的情况下支撑通过连接器施加的连接负荷。在另一个方面，描述了层压的碳纤维增强塑料弯曲和加固元件，其被制造以在没有外部增强元件的情况下支撑通过啮合所述元件的连接器施加的负荷，并且将负荷转移到与连接器啮合元件的位置相邻的元件部分。在又另一个方面，描述了层压的弯曲和加固元件，其包括在所述元件内的增强层，所述增强层提供强度以支撑施加到所述元件的负荷。在又另一个方面，提供了制造层压元件的方法，所述层压元件的构型用于弯曲和加固元件并且包含元件内的增强层。在额外的方面，提供了制造层压元件的方法，所述层压元件的构型用于弯曲和加固元件并且提供强度以便在没有外部增强件比如半径杆块和弯头的情况下将负荷从连接器转移至所述元件。在又额外的方面，描述了将金属板形成为CFRP元件的一部分一连接器在此啮合所述元件一的形状，以及将金属板层压至CFRP元件中以增强所述元件。在又另一个方面，描述了将金属板形成为CFRP元件的一部分一连接器在此啮合所述元件一的形状和CFRP元件的一个或多个相邻部分的形状，以及将金属板层压至CFRP元件中以在连接器位置处增强元件并且增强到CFRP元件的相邻部分的过渡。根据本公开内容的又另一个方面，公开了制造具有用于支撑弯曲的截面形状并且具有局部连接增强的层压细长元件的方法，所述方法包括:将一个或多个金属板形成为元件的一个或多个选择部分的形状；将一个或多个金属板放置在可固化柔性层片之间以形成分层组件；和将所述组件固化以形成增强元件；其中可固化柔性层片包括碳纤维并且所述层片用粘合剂基体浸溃。其中金属板由钛形成；其中形成金属板的步骤包括将两个或更多金属板形成为元件的选择部分的形状；并且放置金属板的步骤进一步包括将粘膜施加到第一金属板的表面并且将第二金属板与粘膜相邻放置；其中形成金属板的步骤包括将两个或更多金属板形成为元件的选择部分的形状；并且放置金属板的步骤进一步包括将两个或更多金属板彼此相邻放置，其中相邻金属板之间具有一个或多个层片；其中放置步骤进一步包括将金属板放置在第一可固化层片和第二可固化层片之间，和将第三可固化层片与金属板边缘相邻放置并且从第一可固化层片和第二可固化层片之间的金属板延伸；其中形成一个或多个金属板的步骤包括形成所述板以从细长元件的凸缘部分延伸至细长元件的相邻辐板部分；并且，其中形成金属板的步骤包括形成两个或更多板，每个板形成以延伸从细长元件的凸缘部分的外缘沿着该凸缘部分至细长元件的相邻辐板部分的凸缘距离，并且金属板随后从细长元件的凸缘部分沿细长元件的辐板部分延伸辐板距离，随着金属板的凸缘距离增加，金属板的辐板距离也增加，并且放置两个或更多金属板的步骤包括将具有较长凸缘距离的金属板与具有较短凸缘距离的板相邻放置，使得与具有较短凸缘距离和辐板距离的相邻金属板相t匕，具有较长凸缘距离的金属板从细长元件的凸缘部分的外缘更远地延伸，并且随后沿细长元件的辐板部分更远地延伸。根据本公开内容的又另一个方面，公开了制造具有用于支撑弯曲的截面形状并且具有局部连接增强的层压细长元件的方法，所述方法包括:将一个或多个金属板形成为元件的一个或多个选择部分的形状；将一个或多个金属板放置在可固化柔性层片之间以形成第一分层组件；将可固化柔性层片彼此相邻放置以形成第二分层组件；将第一分层组件与第二分层组件相邻且接触放置，和将第一分层组件和第二分层组件固化以形成增强元件。其中形成金属板的步骤包括将两个或更多金属板形成为第一分层组件的选择部分的形状；并且放置金属板的步骤进一步包括将两个或更多金属板彼此相邻放置，其中相邻金属板之间具有一个或多个层片；并且，其中形成一个或多个金属板的步骤包括形成所述板以从第一分层组件的凸缘部分延伸至第一分层组件的相邻辐板部分；其中形成金属板的步骤包括形成两个或更多板，每个板形成以延伸从细长元件的凸缘部分的外缘沿着该凸缘部分至细长元件的相邻辐板部分的本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造具有用于支撑弯曲的截面形状并且具有局部连接增强的层压细长元件(10)的方法，所述方法包括：将一个或多个金属板(68)形成为元件的一个或多个选择部分的形状；将所述一个或多个金属板(68)放置在可固化柔性层片(66)之间以形成分层组件；和将所述组件固化以形成增强元件。

【技术特征摘要】
2012.07.25 US 13/557,4331.制造具有用于支撑弯曲的截面形状并且具有局部连接增强的层压细长元件(10)的方法，所述方法包括: 将一个或多个金属板(68)形成为元件的一个或多个选择部分的形状； 将所述一个或多个金属板(68)放置在可固化柔性层片(66)之间以形成分层组件；和 将所述组件固化以形成增强元件。2.权利要求1所述的方法，其中所述可固化柔性层片(66)包括碳纤维，并且所述可固化柔性层片(66)用粘合剂基体浸溃。3.任一前述权利要求所述的方法，其中所述金属板(68)由钛形成。4.任一前述权利要求所述的方法，其中 所述形成金属板(68)的步骤包括将两个或更多金属板(68)形成为所述元件的选择部分的形状；和 所述将所述金属板(68)放置的步骤进一步包括将粘膜施加到第一金属板(68)的表面并且将第二金属板(68)与所述粘膜相邻放置。5.权利要求1所述的方法，其 中 所述形成金属板(68)的步骤包括将两个或更多金属板(68)形成为所述元件的选择部分的形状；和 所述放置所述金属板(68)的步骤进一步包括将所述两个或更多金属板(68)彼此相邻放置，其中相邻金属板(68)之间具有一个或多个可固化柔性层片(66)。6.任一前述权利要求所述的方法，其中 所述放置步骤进一步包括将金属板(68)放置在第一可固化柔性层片(66)和第二可固化柔性层片(66)之间，和将第三可固化柔性层片(66)与所述金属板(68)的边缘相邻放置并且从所述第一可固化柔性层片(66)和所述第二可固化柔性层片(66)之间的所述金属板(68)延伸。7.任一前述权利要求所述的方法，其中 所述形成一个或多个金属板(68)的步骤包括形成所述金属板(68)以从所述细长元件的凸缘部分延伸至所述细长元件的相邻辐板部分。8.权利要求7所述的方法，其中 所述形成金属板(68)的步骤包括形成两个或更多金属板(68)，每个金属板(68)形成以延伸从所述细长元件的所述凸缘部分的外缘沿着该凸缘部分至所述细长元件的所述相邻辐板部分的凸缘距离，并且所述金属板(68)随后从所述细长元件的所述凸缘部分沿所述细长元件的所述辐板部分延伸辐板距离，随着所述金属板(68)的所述凸缘距离增加，所述金属板(68)的所述辐板距离也增加，并且 所述放置所述两个或更多金属板(68)的步骤包括将具有较长凸缘距离的...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·C·威滕伯格，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：