复合帽形加强件制造技术

本发明专利技术公开了一种帽形加强件，其包括具有局部优化的坡度的腹板部分。该帽形加强件可以包括具有优化以处理剪切力的相对小坡度的腹板部分。该帽形加强件可进一步包括具有优化以处理脱落力或剪切力的相对大坡度的腹板部分。该帽形加强件包括沿其长度具有可变宽度的帽盖。该帽形加强件可以进一步包括转变腹板部分，以从具有相对大的坡度的腹板部分转变到具有相对更小坡度的腹板部分。本发明专利技术公开的概念用于单件帽形加强件的生成，其可以被局部地优化以改善不同载荷应用的结构能力和效率。

Composite cap shaped stiffener

The invention discloses a cap shape reinforcing part, which comprises a web part with a gradient of local optimization. The cap shape reinforcement may include a web section with a relatively small gradient that is optimized to handle the shear force. The cap shaped reinforcing member can further include the optimization of a relatively large slope to shedding or shear force of the web part. The cap shape reinforcement includes a cap with a variable width along its length. The hat shaped stiffener can further include transforming the web part to transform from the web part with a relatively large slope to a web part with a relatively smaller slope. The concept disclosed in the present invention is used for the generation of single piece cap shape reinforcement, which can be locally optimized to improve the structural capability and efficiency of different load applications.

【技术实现步骤摘要】
复合帽形加强件本申请是申请日为2014年5月15日、专利技术名称为“复合帽形加强件”的中国专利申请201410204220.6的分案申请。
技术介绍
复合飞机结构为商用飞机工业提供很多优点。复合机身能够比由诸如铝的材料构建的机身更轻和/或更坚固。复合飞机蒙皮能够被设计为轻质的且柔性的。和其他飞机设计一样，复合飞机结构在飞机运行期间遭受各种力。加强机构通常被用在关于复合飞机结构吸收和分散那些运行力的至关重要的位置，以便维持飞机的结构完整性。一种类型的加强机构是加强件。加强件是一个材料条，其将施加在蒙皮上的力转移到飞机机身部分的框架和到飞机机翼部分中的肋、翼梁以及到隔板结构上的梁。加强件能够为很多飞机应用的复合结构提供扭转刚度、弯曲刚度和抗弯阻力。加强件能够允许用于减少蒙皮的厚度，同时为飞机的安全运行提供一定程度的强度和必要的刚性。常规加强件的设计是逐个制造商且逐个飞机改变的。在复合飞机中，加强件的设计能够采取帽形加强件的形式，其可以是开放的或闭合的。另一些加强件的设计可以包括但不限于，“I”形加强件或“J”形加强件。为了维持飞机结构的完整性，通常考虑到以上所述的力来设计加强件。常规加强件的设计和制造限制通常对某些加载条件导致次佳性能而对于另一些条件导致可能的超安全标准设计。例如，传统帽形加强件通常具有恒定的帽腹板角(hatwebangle)。接近竖直的帽形加强件腹板对于界面载荷转移较佳，但是可能需要由纵梁端部配件支撑，这能够帮助减轻由剪力滞后力引起的扭转问题。具有较不陡的帽腹板角的帽形加强件将更有效地处理剪力滞后，但是会需要在脱落界面(push-offinterface)处用角填板或角配件来加强。关于这些和其他考虑，提出本文所做出的公开。
技术实现思路
应当明白，提供本
技术实现思路
是以简单的形式引入精选的构思，这种构思在以下的具体实施方式中被进一步的描述。本
技术实现思路
并不旨在限制所主张主题的范围。根据本文公开的一个方面，提供了一种帽形加强件。该帽形加强件可以包括具有帽盖长度的帽盖(hatcap)、沿帽盖长度的一个或更多个帽凸缘以及帽腹板。该帽腹板可以包括沿帽盖长度的第一坡度和沿帽盖长度的第二坡度。第二坡度可以大于第一坡度。根据另一方面，提供了一种复合结构。该复合结构可以包括复合蒙皮和附贴到复合蒙皮的一个或更多个帽形加强件。所述一个或更多个帽形加强件可以包括具有帽盖长度的帽盖、沿帽盖长度的一个或更多个帽凸缘以及帽腹板。该帽腹板可以包括沿帽盖长度的第一坡度和沿帽盖长度的第二坡度。第二坡度可以大于第一坡度。根据又一方面，提供了一种形成帽形加强件的方法。该方法可以包括提供具有沿帽盖长度的第一坡度和沿帽盖长度的第二坡度的心轴。第二帽腹板坡度可以大于第一帽腹板坡度。该方法可以进一步包括提供一种复合材料，将复合材料放置到心轴中，固化复合材料，以及移除复合材料，从而提供具有局部优化的帽腹板坡度的帽形加强件。本文所公开的特征、功能和优点能够本公开的各种实施例中独立的或者可以结合其他实施例被实现，其中进一步的细节可以通过参考以下的描述和附图被看见。附图说明图1是常规复合机身结构的一部分的透视图。图2是使用常规帽形加强件的常规复合机身结构的横截面图。图3是根据本文提出的实施例、使用局部优化的帽形加强件的复合机身结构的横截面图。图4是根据本文提出的实施例的帽形加强件的透视图。图5是根据本文提出的实施例的可替代的帽形加强件的透视图。图6是根据本文提出的实施例的可替代的帽形加强件的透视图。图7是根据本文提出的实施例的可用来形成帽形加强件的心轴的透视图。图8是根据本文提出的实施例的具有可变凸缘长度的心轴的透视图。图9是根据本文提出的实施例的具有可变帽长度的复合机身结构的透视图。图10是根据本文提出的实施例的用于形成局部优化的复合帽形加强件的示例性方法。图11是根据本文提出的实施例的用于使用局部优化的复合帽形加强件的示例性方法。具体实施方式以下的具体描述是针对帽形加强件，其包含沿帽形加强件的帽盖长度的可变帽腹板坡度。包含可变帽腹板坡度能够以在脱落界面处存在接近竖直的倾斜帽腹板而提供帽形加强件。可变帽腹板坡度还能够在终止处或斜切(run-out)处、在加强件的末端处或不必须竖直腹板的区域中提供更加逐步地倾斜的帽腹板。在一些构造中，接近竖直的帽腹板坡度能够减少在施加到帽的凸缘的界面载荷和由帽腹板提供的将该平面外载荷携带到周围结构的载荷路径之间的偏移。偏移的减少能够减少在界面处的引入圆角弯曲。结果，可以减少在脱落界面处的层间拉伸载荷。斜切处的更加逐步地倾斜的腹板能够在加强件终止之前为平面内剪切提供从加强件的盖返回到蒙皮的载荷路径。为平面内剪切提供载荷路径能够减少累积的剪力滞后的量，该剪力滞后可能导致在加强件的耗用处的圆角弯曲和层间拉伸破坏。心轴的几何形状可以变化以制造根据本文所描述的各个方面的加强件。形成帽形加强件的复合层片可以与传统帽形加强件相同的方式被铺放，并且垂挂到心轴工具中、被袋装且固化。然后加强件将被紧固、粘合或共粘合到隔板或蒙皮。在一些结构中，不需要额外的零件，从而可以通过减少或消除附接额外的斜切配件或脱落界面配件/角填板的需要来减少零件计数、组装时间以及分析工作。在以下详细的描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中以说明具体的实施例或示例的方式被示出。现在参考附图，其中相同附图标记贯穿多个附图表示相同元件，包含可变帽角的帽形加强件的各方面和其他方面将被提出。现在参考图1，现有技术的常规复合机身结构100的一部分被说明。机身结构100可以包括蒙皮102。蒙皮102是典型的由多层层片形成的复合基质。层皮可以包括多层材料，当固化时，其形成蒙皮102。附接到蒙皮102下侧的帽形加强件104为蒙皮102提供结构支撑。由复合基质构建的蒙皮102和也可以由复合基质构建的帽形加强件104的组合能够提供机身结构100，其可以是结构上坚固但相对轻质的。图2是其中一个帽形加强件104的横截面图，其被示出为帽形加强件104A。帽形加强件104A是由各种部件形成的，其一起为蒙皮102提供结构支撑。所述部件包括帽盖206、帽腹板208A、208B、帽凸缘210A、210B。在一些结构中，帽盖206连接到飞机(未示出)的框架。帽盖206可以为加强件104A提供弯曲刚度。帽腹板208A、208B可以使帽盖206从蒙皮102偏移，从而增加帽腹板208A、208B的弯曲刚度贡献。此外，帽腹板208A、208B也可以提供平面外剪切阻力，以允许帽形加强件104A将载荷转移到周围结构。在一些结构中，帽盖206也可以吸收平面内剪切。帽腹板208A、208B能够提供载荷路径以便在蒙皮102和帽盖206与帽盖206与蒙皮102之间转移平面内剪切。在其他结构中，帽盖206能够连接到诸如第二层蒙皮(未示出)的其他复合结构。在一些实施方式中，框架可以呈鼠洞(mouseholed)并且跨过紧固到凸缘里的帽，或者梁可以被安装到蒙皮的另一侧并且然后通过穿过附接凸缘的紧固而被附接到帽。在一些实施方式中，虽然帽盖206可以被附接，不过通常避免这样，因为很难检测到附接到帽的盖的任何东西。帽腹板208A、208B形成帽盖206和帽凸缘210A、210B之间的支撑结构。帽凸缘210A、210B将帽形加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于增强飞机蒙皮的帽形加强件，所述帽形加强件包括：帽盖(306)，其具有帽盖(306)长度；沿着所述帽盖(306)长度的多个帽凸缘(310A，310B)；以及在所述帽盖(306)与所述多个帽凸缘(310A，310B，410)之间的帽腹板(308A，308B)，所述帽腹板具有第一坡度(420，520A，620A)和第二坡度(422，532，632)，所述第一坡度(420，520A，620A)在所述帽盖长度的第一端处，其中所述第一坡度比所述第二坡度更加逐步地倾斜。

【技术特征摘要】
2013.05.30 US 13/905,2941.一种用于增强飞机蒙皮的帽形加强件，所述帽形加强件包括：帽盖(306)，其具有帽盖(306)长度；沿着所述帽盖(306)长度的多个帽凸缘(310A，310B)；以及在所述帽盖(306)与所述多个帽凸缘(310A，310B，410)之间的帽腹板(308A，308B)，所述帽腹板具有第一坡度(420，520A，620A)和第二坡度(422，532，632)，所述第一坡度(420，520A，620A)在所述帽盖长度的第一端处，其中所述第一坡度比所述第二坡度更加逐步地倾斜。2.根据权利要求1所述的帽形加强件，其中所述帽腹板(308A，308B)还包括在所述帽盖长度的第二端处的第三坡度(520B，620B)，其中所述第二坡度(422，532，632)在所述第一坡度(420，520A，520B)和所述第三坡度之间，并且所述第三坡度比所述第二坡度更加逐步地倾斜。3.根据权利要求1或2所述的帽形加强件，其中所述帽腹板(308A，308B)进一步包括转变坡度。4.根据权利要求3所述的帽形加强件，其中所述转变坡度提供从所述第一坡度到所述第二坡度的转变或者提供从所述第三坡度到所述第二坡度的转变。5.根据权利要求2到4中的任一项所述的帽形加强件，其中所述第三坡度与所述第一坡度一样倾斜。6.根据任一前述权利要求所述的帽...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·菲尔克，C·马萨，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US