用于增强编织的纤维节点部的预型件和方法技术

一种在纤维增强的复合结构中使用的包括纤维增强的节点部(29、39、49、59)的预型件(20、30、40、50)、一种纤维增强的复合结构及其制造方法、以及一种编织的预型件结构。具有从公共的节点部径向地延伸的编织的织物元件的预型件包括交织在至少两个元件之间并且穿过节点部的至少一个增强纤维。

Preforms and methods for strengthening knitted fiber joints

【技术实现步骤摘要】
用于增强编织的纤维节点部的预型件和方法本申请是申请日为2012年1月20日、国家申请号为201611036998.6、名称为“用于增强编织的纤维节点部的预型件和方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种纤维增强的结构。更具体地，本专利技术涉及一种具有平面部件的纤维增强的预型件，所述平面部件沿其中的至少一个部件的边缘交叉。更具体地，本专利技术涉及一种制造具有纤维增强的节点部或者结合部的编织的预型件的方法和一种由此方法制成的结构。该方法可以用来制造用于格状结构的生产的预型件。
技术介绍
纤维增强的复合结构通常需要两个或者更多个元件沿其中的至少一个元件的边缘结合以形成结合部或者节点部。例如，结构可以具有纤维增强的编织的平面元件，所述平面元件以一定的交叉角度布置使得元件沿其中的至少一个元件的边缘交叉。结构可以包括沿至少一个边缘交叉的平面的非编织的元件，例如金属片或者盘，或者其它成分的陶瓷板。交叉元件的结合可以用于格状结构或者具有增强肋部的复合板或者外壳的生产。在此情形中，希望或者需要在元件之间沿相交线提供结合部。实现此结合部的一个方法是形成比必要的更长的要结合至第一元件的第二元件。第二元件的额外材料弯折成平行于第一元件并且放置成与第一元件相邻使得第二元件的一部分与第一元件的一部分重叠以形成具有重叠部分的单搭接结合部。重叠部分可以通过如现有技术中已知的诸如螺纹紧固件或者铆钉的机械方法或者诸如粘合剂或者树脂的化学方法彼此固定。许多典型的应用依靠粘合剂或者树脂将元件固定在一起。在一些情形中，第二元件呈现大致的L形，其中，L的一个腿部(水平腿部或者竖直腿部)与第一元件平行并且相邻。在形成格状结构的过程中，一系列交叉的第一元件和第二元件可以如上文所述形成以形成所需格状结构。在一些格状结构中，第一元件可以布置成平行的行，其中，交叉的第二元件按所需布置。在相邻的第一元件之间，第二元件可以呈现大致的C形，其具有近乎线形的并且平行的顶段和底段、以及在顶段与底段之间并且与顶段和底段相互垂直的中段。类似的结果可通过具有彼此平行并且垂直于基本上线形的中段的近乎线形的顶段和底段的呈大致Z形的第二元件获得。在一些情形中，中段可以不垂直于顶段和底段。在任一形式中，第二元件的顶段和底段可以固定至相邻的第一元件以形成格状结构。根据已知的方法，在第一元件与第二元件之间的节点部或者结合部由平行于第一元件的单搭接剪切结合部形成。单搭接剪切结合部提供节点部的结构的完整性，其中，节点部的强度取决于用于结合第一元件和第二元件的方法。经由节点部从一个元件传递至另一元件的载荷必要地穿过元件之间的结合部。与由单搭接剪切结合部形成的节点部相关的缺点是，结合部的强度由重叠部之间的搭接结合部的强度所决定。因为元件保持结构独立，因此施加到或者传递到交叉部的应力通常仅由粘合剂支承。因此，结合部的强度依靠粘合剂的强度，在大多数情况下，粘合剂的强度小于纤维增强的元件的强度。在强度上差别可能很大。仅依靠粘合剂的结合部通常是结构中的弱点。除了在节点部处的较差的强度之外，用于制造格状结构的现有方法在将单件的编织的织物安置在模具中并且用织物缠绕模具的部分以形成格的开放的单元部分的方面需要足够的人力。本专利技术通过提供包括增强的节点部的预型件和使用要求的预型件制造具有元件之间的增强的结合部或者节点部的复合结构的方法来解决现有技术的缺点。本专利技术还提供制造具有增强的节点部的格状结构的方法，该方法在劳动密集和成本方面低于现有方法。此应用中的任何文献的引用和借鉴不是对此文献作为现有技术可用于本专利技术的承认。
技术实现思路
根据此专利技术的方面，提出了编织的预型件，其包括交织穿过公共的相交线的多个腿部，相交线形成增强的节点部或者结合部。(出于此说明的目的，除非文中另指示，否则“节点部”和“结合部”可交替地使用。)腿部可以共同地编织并且绕节点部基本上径向地布置并且从节点部指向外侧。预型件可以包括干纤维预型件，干纤维预型件通过使用诸如树脂传递模成形(resintransfermolding)的已知技术而与其它干预型件结合并且转变成复合结构。预型件还可以包括预浸织物，预浸织物可以与其它织物结合并且硬化(cure)以形成复合结构。预型件还可以包括硬化的复合元件，其可以接合至其它复合元件以形成复合结构。根据此专利技术的实施方式，形成了增强的节点部，其包括在两个或者更多个腿部之间交织并且编织经过节点部或者结合部的一个或者更多个纤维。预型件可以用于制造除了别的之外的格状结构，格状结构可以例如用作推力反向器叶片、或者叶栅，如可以在航空工业中使用的燃气轮机中发现的。预型件还可以用于制造增强的复合板或者外壳。其它应用对于本领域中的普通技术人员是显而易见的。根据本专利技术的示例性的实施方式，提供了包括多个腿部的编织的预型件，多个腿部交织经过共同的相交线从而形成增强的结合部或者节点部。根据此非限制性的示例的编织的预型件可以与其它类似的预型件结合以形成具有增强的结合部或者节点部的格状结构。通过将第一预型件的一个或者更多个腿部的一部分放置成与第二类似预型件的一个或者更多个腿部的一部分平行并且相邻并且与其邻接地接触、并且对上述图案进行重复，可以形成格状结构，其中增强纤维贯穿节点部和结合在一起的相邻的预型件的腿部。根据一些实施方式，腿部中的至少一个腿部可以沿其从共同节点部至每个腿部的自由端部的长度为相同厚度。在其它实施方式中，至少一个腿部的至少一侧可以沿其从共同节点至腿部的自由端部或末端的长度逐渐变细。在其它实施方式中，至少一个腿部的两侧可以沿腿部的从共同节点至腿部的自由端部或末端的长度逐渐变细。在非限制性的示例中，常规织机可以用于生产第一长形预型件，其具有以当垂直于长度(即沿纵向轴线)观察时的十字形布置的四个共同编织的元件或者腿部。第二相似尺寸和形状的预型件可以由第一预型件单独地生成或者切出。两个预型件可以布置有纵向轴线，纵向轴线基本上平行并且定向成使得第一预型件的一个腿部或者元件平行于第二预型件的一个腿部或者元件并且平行的元件至少部分地重叠并且邻接。在此布置中，两个十字形的预型件构造成使得四个元件平行并且基本上共面。这些可以表现为例如两个十字形的预型件的水平元件。每个预型件的另外两个元件垂直于共面的元件、彼此平行并且间隔开。在此示例中，这些由四个竖直元件所表现。两个十字形的预型件共同包括复合结构的第一子组件。类似地定尺寸、成形、并且构造的第二子组件可以定位成使得第二子组件的竖直元件中的其中两个与第一子组件的两个竖直元件至少部分地重叠并且邻接。如此被安置在一起后，四个十字形的预型件形成3×3格的一个完整(中心)单元。在此示例中，格可以类似于一字棋格(tic-tac-toegrid)。周边的格单元完全封闭，其中，拐角单元具有在适当位置的两个侧面并且四个内部单元具有在适当位置的三个侧面。额外的十字形预型件可以从该基础的构型增加以包围部分地形成的单元的至少一些以按照所需增加的格的尺寸。预型件的格可以通过取决于预型件的成分的已知的方法继而处理成复合结构。例如，如果预型件由干纤维制成，则诸如树脂传递模成形的加工过程可以用于将树脂引入预型件并且硬化以形成复合结构。由预浸部件组成的预型件可以在适当条件下共同硬化以接合预型件从而形成复合结构。由完全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成增强的复合结构的方法，包括下列步骤：制造第一增强的预型件，所述第一增强的预型件包括多个共同编织的织物元件，所述多个共同编织的织物元件在边缘结合并且从公共的节点部径向地延伸，其中，至少一个增强纤维从所述多个元件中的每个元件被编织经过所述节点部并且被编织到所述多个元件中的至少另一个元件中；制造第二预型件，所述第二预型件包括至少一个副元件；将所述副元件的至少一部分定位成与编织的所述第一预型件的至少一部分相邻以形成预型件组件；加工所述预型件组件以形成复合结构；将每个预型件制造成包括三个腿部元件；以及将所述预型件定位成形成包括六边形单元的增强的复合结构。

【技术特征摘要】
2011.01.21 US 13/011,6331.一种形成增强的复合结构的方法，包括下列步骤：制造第一增强的预型件，所述第一增强的预型件包括多个共同编织的织物元件，所述多个共同编织的织物元件在边缘结合并且从公共的节点部径向地延伸，其中，至少一个增强纤维从所述多个元件中的每个元件被编织经过所述节点部并且被编织到所述多个元件中的至少另一个元件中；制造第二预型件，所述第二预型件包括至少一个副元件；将所述副元件的至少一部分定位成与编织的所述第一预型件的至少一部分相邻以形成预型件组件；加工所述预型件组件以形成复合结构；将每个预型件制造成包括三个腿部元件；以及将所述预型件定位成形成包括六边形单元的增强的复合结构。2.一种编织的预型件结构，包括：形成六边形单元的多个增强的预型件，每个预型件包括从公共的节点部径向地延伸的三个腿部元件，其中，每个预型件的所述腿部中的至少一个腿部是限定所述六边形单元的一个或多个侧边的内侧腿部，以及来自所述预型件中的每个预型件的节点部中的每个节点部的所述内侧腿部形成所述编织的预型件结构的六边形单元。3.根据权利要求2所述的编织的预型件结构，其中，所述增强的预型件中的至少一个增强的预型件包括：多个共同编织的织物元件，所述多个共同编织的织物元件在边缘结合并且从公共的节点部径向地延伸，其中，至少一个增强纤维从所述多个元件中的每个元件被编织经过所述节点部并且被编织到所述多个元件中的至少另一个元件中。4.根据权利要求2所述的编织的预型件结构，包括：第一预型件，所述第一预型件布置成使得：第一腿部元件竖直地定向并且从所述第一预型件的节点部指向上方，第二腿部元件在所述第一腿部元件的一侧从所述第一预型件的节点部向下定向，并且第三腿部元件在所述第一腿部元件的相反侧从所述第一预型件的节点部向下定向；第二预型件，所述第二预型件包括第一腿部元件、第二腿部元件和第三腿部元件，所述第二预型件的第一腿部元件在所述第二预型件的一侧从所述第二预型件的节点部向上定向，并且所述第二预型件的第二腿部元件在所述第二预型件的相反侧从所述第二预型件的节点部向上定向，所述第二预型件的第三腿部元件从所述第二预型件的节点部向下定向并且平行于所述第一预型件的第一腿部元件，其中，所述第二预型件的第二腿部元件在所述第一预型件的第一腿部元件与所述第一预型件的第三腿部元件之间与所述第一预型件的第三腿部元件邻接并且基本上重叠；第三预型件，所述第三预型件包括第一腿部元件、第二腿部元件和第三腿部元件，所述第三预型件的第一腿部元件从所述第三预型件的节点部向下延伸，所述第三预型件的第二腿部元件在所述第三预型件的一侧从所述第三预型件的节点部延伸且基本上竖直地定向，所述第三预型件的第二腿部元件在介于所述第二预型件的第二腿部元件与所述第二预型件的第三腿部元件之间的内侧与所述第二预型件的第三腿部元件邻接并且基本上重叠，所述第三预型...

【专利技术属性】
技术研发人员：强纳森·葛林，基思·爱德华·伯吉斯，
申请(专利权)人：阿尔巴尼复合物工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US