[发明专利]一种变刚度纤维复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种变刚度纤维复合材料制件的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)对复合材料制件在实际工况下的受力情况进行静力分析，得到制件各结点的主应力大小及方向分布的数据(或情况)，从而确定主应力集中区域和主应力方向；

2)根据主应力集中区域大小和主应力方向对制件性能的影响程度，将制件分成多个小区域，针对每个小区域的主应力分布特征，设计与优化参数关联的曲线族函数，所述曲线族函数用于描述纤维的轨迹；

3)采用非线性加权最小二乘法，根据制件的主应力分布情况，对纤维轨迹进行优化，从而得到制件的优化纤维轨迹；

4)按照优化纤维轨迹，采用纤维丝束制备纤维预成型体；和

5)通过复合材料成型工艺，将所述的纤维预成型体制备成纤维复合材料制件。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中的优化参数选自下组：纤维方向角、铺层厚度、纤维铺放密度，或其组合。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维复合材料是由树脂基体材料与增强纤维材料形成的复合材料，更佳地，所述的纤维复合材料是变刚度纤维复合材料。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的纤维丝束包括：玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、天然纤维，或其组合；或者所述的纤维丝束是热塑性树脂纤维和选自下组的一种或几种纤维所组成的混杂纤维：玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、天然纤维。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的热塑性树脂纤维为热塑性聚合树脂或热塑性缩合树脂纤维，较佳地为聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚乳酸、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚醚酮，或其组合。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的树脂基体为热塑性树脂；较佳地，所述的树脂基体选自下组：不饱和树脂、环氧树脂、乙烯基酯类树脂、聚氨酯树脂、阴离子开环聚合聚酰胺类树脂、聚对苯二甲酸环丁二醇酯树脂、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚乳酸、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚醚酮，或其组合。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的复合材料成型工艺包括复合材料液体模塑成型、热压罐成型、模压成型，或其组合。

8.一种用于制备变刚度纤维复合材料制件的纤维预成型体，其特征在于，所述的纤维预成型体包括通过缝合线或粘合剂固定的纤维丝束，且所述的纤维丝束所构成形状与纤维复合材料制件的形状相对应或相同，并且所述纤维丝束是按照优化纤维轨迹进行排列或分布的。

9.如权利要求8所述的纤维预成型体，其特征在于，所述的纤维预成型体具有开孔，或纤维预成型体具有需要加强的区域。

10.一种变刚度纤维复合材料制件，其特征在于，所述的制件用纤维复合材料制成，并且所述的复合材料是由树脂基体材料与纤维材料形成的复合材料，其中所述纤维材料包括按照优化纤维轨迹进行排列或分布的纤维丝束。