[发明专利]用于Ω加劲肋的三维编织预成型件

说明书

公开了一种通过平织多层交织的经纤维和纬纤维以形成具有盖部分(104)、第一和第二腹板部分(108a，108b)、第一和第二脚部分(106a，106b)和内包裹部分(110)的平坦编织物来形成3D编织Ω形加劲肋(100)的方法。编织3D编织织物，使得至少一些纬纤维在腹板部分和脚部分之间的接合处是连续的。然后将平织织物形成为Ω形。

技术领域

本公开涉及三维编织预成型件及其制造方法。特别地，编织的预成型件可用作基本上平的平板的加劲肋。

背景技术

现在已经广泛使用增强的复合材料来制造结构部件，特别是在寻求其期望的特征是重量轻，坚固，坚韧，耐热，自支撑并且适于定形和成形的应用中。这样的部件被用于例如航空、航天、卫星、娱乐(如在赛艇和赛车中)以及其他应用。

通常，此类部件由嵌入基质材料中的增强材料组成。增强部件可以由诸如玻璃、碳、陶瓷、芳族聚酰胺、聚乙烯和/或表现出期望的物理、热、化学和/或其他特性(包括抗应力破坏的强度高)的其他材料制成。通过使用最终成为完成的部件的构成要素的这种增强材料，将增强材料的期望的特性，例如非常高的强度，赋予完成的复合部件。增强材料构件通常可以被编织、针织或以其他方式定向成用于增强预成型件的期望的构造和形状。通常要特别注意确保最佳地利用已选择组成增强材料的性能。通常，这样的增强预成型件与基质材料结合以形成期望的成品部件或生产用于最终成品部件生产的加工原料。

在构造了所需的增强预成型件之后，可以将基质材料引入到预成型件中，从而通常将增强预成型件装入基质材料中，并且基质材料填充增强预成型件的构成元件之间的间隙区域。基质材料可以是多种材料中的任何一种，例如环氧树脂、聚酯、双马来酰亚胺、乙烯基酯、陶瓷、碳和/或其他材料，它们也表现出所需的物理、热、化学和/或其他性能。选择用作基质的材料可以与增强预成型件的材料相同或不同，并且可以具有或不具有可比较的物理、化学、热或其他性能。然而，通常，它们不是相同的材料或不具有可比的物理、化学、热或其他性能，因为首先使用复合材料的通常目标是在最终产品中获得特性组合，这是仅使用一种组成材料无法达到的。如此组合，然后可以通过热固性或其他已知方法在相同的操作中将如此结合起来的增强预成型件和基质材料固化并稳定化，然后进行其他操作以生产所需部件。值得注意的是，在如此固化之后，然后固化的基质材料块通常牢固地粘附到增强材料(例如，增强预成型件)上。结果，特别是通过充当纤维之间的粘合剂的基质材料，在成品部件上的应力可以有效地传递到增强预成型件的组成材料并由其承担。

相对平坦的复合面板可用于许多行业，包括飞机、航空航天、汽车和民用建筑。在某些情况下，面板可能需要额外的刚度，以帮助结构避免损坏或意外变形。例如，诸如机身的飞行器部分是通常由面板组成的结构，该面板包括彼此分离并在其间形成通道的外侧面板和内侧面板。面板在机身内部通过加强框架或设置在面板之间通道内的加劲肋来加强。加强加劲肋沿着机身部分的外侧面板放置，并且基本上垂直于机身表面的纵轴。加劲肋由内部机身面板支撑，这减少了外部机身面板因外部作用力而产生的变形。

发明内容

形成3D编织加劲肋的方法包括：平织多层交织的经纤维和纬纤维；将所述层中的一些层的部分与其他层交织成具有盖部分、第一和第二腹板部分、第一和第二脚部分以及内包裹部分的平织织物；将该平织织物成形，以形成具有内部空间的Ω形的加劲肋。至少一些纬纤维在腹板部分和脚部分之间的接合处是连续的。

在一些实施例中，加劲肋的内部空间是封闭的。

在具有封闭的内部空间的实施例中，将一些层的部分与其他层的交织包括使得盖部分具有彼此折叠在一起的两个盖区域以及使得内包裹部分具有彼此折叠在一起的两个内包裹区域。所述盖区域可以折叠，使得两个盖区域基本共线，并且两个内包裹区域可以展开，使得内包裹区域基本共线。