柔性桁架框架及其制造方法技术

复合框架（50），其包括被顶梁（52）覆盖的多个桁架元件（54）。桁架元件（54）彼此柔性连接并且与顶梁（52）柔性连接。框架（50）屈曲以符合其所附连的成形的表面。一旦附连，安装后的框架（50）向所述结构提供要求的刚度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种复合框架
本专利技术总体涉及复合结构，并且尤其涉及用于加固结构的柔性桁架框架，以及制造框架的方法。
技术介绍
比如机身等结构通常包括多个横向加固件，比如以固定的间隔沿结构的长度的框架和肋条。常规的加固件可具有在一些应用中增加其成本和复杂度的特性。例如，机身中的每个横向加固件会要求独特的内部模线表面轮廓，以便符合沿机身的每个位置的蒙皮。因此，每个加固件都是独特的部件。刚性加固件一般要求在装配过程中加垫片以适应制造公差的积累。加垫片耗费时间并且会要求复杂的几何垫片形状，该形状会影响接合强度、硬度和/或耐久性。机身中的横向加固件的设计也是复杂的，因为需要跨越交叉的加强杆，比如纵向帽形加强杆和片状加强杆。为了容纳这些纵向加强杆，横向框架可以被提供有开口，该开口被称作“鼠洞”，其紧靠蒙皮以允许纵向加强杆穿过框架。鼠洞增加了制造过程的复杂性并且可以导致机身中不期望的应力集中。据此，需要横向加固件，比如具有共同的设计但可以容纳其附连点处的表面轮廓变化的框架，以此减少重复性和一次性成本。也需要减少或消除在安装过程中需要加垫片的横向加固件，并且该横向加固件具有容纳交叉的纵向加强杆的标准开口。
技术实现思路
所公开的实施例提供了结构框架，其适合用于加固主要和次要结构，尤其是复合结构。该框架包括桁架元件和连续的顶梁的组合，该桁架元件和连续的顶梁设置为形成沿框架的长度的关节，该关节允许框架在安装过程中屈曲或弯曲。框架的屈曲允许其在安装中符合结构的局部表面轮廓，然而，当框架被附连到所述结构之后，该框架在所有平面上提供了要求的刚度。框架的柔性程度可以被容易地调整以适合特定应用的要求。框架的柔性允许其作为可以用于多个位置的标准的公共部件被制造，因此明显减少了独特部件的数量以及相关联的重复性和一次性成本。该框架可以使用通常的装配安装力不通过加垫片而固定到成形表面。所公开的框架可以减少总的部件数量，并且可以减少交叉的纵向加固件的区域中的应力集中。根据一个公开的实施例，复合框架被提供，其适于附连到成形的表面。所述框架包含彼此柔性连接的多个桁架元件，和延伸横穿桁架元件并接合到桁架元件的顶梁。顶梁是连续且柔性的，并且每个桁架元件均可以具有帽形横截面。相邻的桁架元件在柔性节点处彼此接合并且接合到顶梁。顶梁的每个桁架元件可以由纤维增强的合成树脂形成。在一个实施例中，顶梁的桁架元件被形成为一体结构。相邻的桁架元件相间隔以限定适于接收横向延伸的加强杆的间隙。根据公开的另一个实施例，提供了制造复合桁架框架的方法。该方法包含在工具上铺设第一和第二纤维增强物，并且在第一和第二纤维增强物之间放置多个成型心轴。该方法进一步包括将树脂注入纤维增强物。该方法也可以包括围绕每个心轴放置第三纤维增强物，固化注入的增强物并且在注入的增强物被固化后从框架移除心轴。在注入树脂的过程中，纤维增强物可以使用传统的真空袋成型技术被压紧。根据进一步的实施例，提供了制造机身的方法。该方法包含提供具有成形的表面的蒙皮并且制造具有多个桁架元件的柔性框架。该方法进一步包含通过屈曲框架使桁架元件与蒙皮的成形的表面接触，并且将框架接合到蒙皮。制造框架可以包括在工具上铺设纤维增强物，并且在增强物中注入树脂，然后固化注入树脂的纤维增强物。可以通过形成面板并且将面板切割成区段而进行柔性框架的制造，所述面板通过将基本平坦的面板构件与皱褶的面板构件接合而形成。根据另一个实施例，提供了制造多个复合桁架框架的方法，其包含形成具有顶梁和接合到顶梁的多个桁架元件的面板，并且将面板切割为多个独立的桁架框架。总之，根据本专利技术的一方面，提供了适于附连到成形的表面的复合框架，该复合框架包含彼此柔性连接的多个桁架元件，以及延伸穿过桁架元件并接合到桁架元件的顶梁。有利的是，复合框架中的顶梁是基本连续并且柔性的。有利的是，复合框架中的每个桁架元件的横截面均是帽形的。有利的是，复合框架中的每个桁架元件均包括结合表面，其适于接触所述结构的成形的表面。有利的是，复合框架中的相邻的桁架元件被彼此接合并且在节点处接合到顶梁，并且框架在节点处是柔性的。有利的是，复合框架中的每个桁架元件和顶梁均由纤维增强的合成树脂构成。有利的是，复合框架中的桁架元件和顶梁是一体构造。有利的是，复合框架中的相邻的桁架元件间隔开以限定适于接收用于加固成形的结构的加强杆的间隙。根据本专利技术的另一个方面，提供了制造复合桁架框架的方法，该方法包含在工具上铺设第一和第二纤维增强物；在第一和第二纤维增强物之间放置多个成型心轴；以及在纤维增强物中注入树脂。有利的是，该方法进一步包含围绕每个心轴放置第三纤维增强物。有利的是，该方法进一步包含固化注入树脂的第一、第二和第三纤维增强物；以及在固化了注入树脂的纤维增强物之后将心轴从框架移除。有利的是，该方法进一步包含使用真空袋，以压紧纤维增强物；以及当纤维增强物被压紧后，固化被注入的纤维增强物。通过制造复合桁架框架的方法制造复合桁架框架。根据本专利技术进一步的方面，提供了制造机身的方法，该方法包含提供具有成形的表面的蒙皮；制造具有多个桁架元件的柔性框架；通过屈曲框架使桁架元件与蒙皮的成形的表面接触；并且将框架接合到蒙皮。有利的是，在该方法中，制造所述框架包含在工具上铺设纤维增强物，在纤维增强物中注入树脂，并且固化注入了树脂的纤维增强物。有利的是，在该方法中，在工具上铺设纤维增强物包含：围绕多个心轴中的每个放置纤维增强物，以及将心轴放置在所述工具上。有利的是，在该方法中，制造所述柔性框架包含，通过将基本平坦的面板构件与褶皱的面板构件接合而形成面板，并且将面板切割成区段。根据本专利技术的另一方面，提供了制造多个柔性桁架框架的方法，包含形成具有顶梁和接合到顶梁的多个桁架元件的面板；以及将面板切割为多个独立的桁架框架。根据本专利技术的另一个方面，提供了制造机身的方法，包括通过在褶皱的工具上铺设第一纤维增强物制造褶皱的面板，在多个成型心轴中的每个的周围包裹第二纤维增强物，将被包裹的心轴放置在工具的褶皱中，在褶皱中放置嵌条，在被包裹的心轴和嵌条之上铺设第三纤维增强物，在工具之上密封真空袋，将真空袋抽真空以压紧纤维增强物，在第一、第二和第三纤维增强物中注入树脂，将注入树脂的纤维增强物固化；将固化的面板从工具上移除；将面板切割为多个柔性桁架框架；提供成形的蒙皮；并且将桁架框架附连到蒙皮，包括屈曲框架以使其符合蒙皮的轮廓。根据本专利技术的另一个方面，提供了在机身中使用的柔性框架，其包含柔性细长的复合顶梁；多个连续的复合桁架元件，每个复合桁架元件具有倒立的帽形的横截面，每个桁架元件进一步包括在形成柔性关节的节点处连接到顶梁的侧边，并且具有在侧边之间的结合表面以适于接合附连有所述框架的结构，其中相邻的桁架元件的侧边被间隔开以形成适于接收从其中穿过的加强杆的间隙；以及在桁架元件的侧边和顶梁之间的多个嵌条，其中顶梁和桁架元件在附连到所述结构之前是柔性的，但在框架被附连到所述结构之后，顶梁和桁架元件可以向结构提供刚性。所述特征、功能和优势可以在本专利技术的各实施例中独立实现，或者可以在其他实施例中结合，进一步的细节可以参考以下说明书和附图得到。附图说明在所附权利要求中阐述了被确信为新颖性特征的有利实施例的特性。但是，通过在结合附图阅读时参考本专利技术的有利实施例的以下具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合框架，其适于附连到成形的表面，所述复合框架包括：彼此柔性连接的多个桁架元件；以及顶梁，其延伸横穿所述桁架元件并且接合到所述桁架元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.18 US 13/184,8061.一种复合框架，其适于附连到成形的表面，所述复合框架包括：在关节处彼此柔性连接的多个桁架元件；以及顶梁，其延伸横穿所述桁架元件并且接合到所述桁架元件；其特征在于所述复合框架配置为在所述关节处被屈曲，并且所述顶梁和所述多个桁架元件之间的交点形成一体形成的节点。2.根据权利要求1所述的复合框架，其中所述顶梁是连续并且柔性的。3.根据权利要求1所述的复合框架，其中：每个所述桁架元件均具有帽形的横截面。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·K·格林，S·乔治亚迪斯，D·A·普克，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US