[发明专利]用于增强编织的纤维节点部的预型件和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维增强的结构。更具体地，本发明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，本发明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。

背景技术

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。

本发明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。本发明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发明的承认。

发明内容

根据此发明的方面，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(resin transfer molding)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。

根据此发明的实施方式，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。