[发明专利]用于形成纤维复合材料预成型件的方法

说明书

披露了一种用于形成纤维复合材料预成型件的方法，所述预成型件包括腹板、凸缘和弯曲部分，所述方法包括以下步骤：将层压件铺设在工具上，所述层压件包括纵向边缘和横向边缘，并且所述工具包括凸形部分，所述凸形部分包括表面和侧向壁，所述腹板被配置成定位在所述凸形部分的表面上，并且所述凸缘被配置成定位在所述凸形部分的侧向壁上；在所述凸形部分上形成所述预成型件；将所述层压件的横向边缘夹紧至所述工具，使得所述铺设好的层压件的腹板和凸缘保持在拉伸载荷下；使所述凸形部分的纵向部分弯曲。

技术领域

本发明涉及一种用于形成具有强劲凸起和/或扭结区域的复合材料预成型件以使得预成型件弯曲的方法。

背景技术

当使用常规的形成方法来制造弯曲的预成型件(例如，具有强劲凸起或弯曲形状和/或扭结区域)时，会出现褶皱。

由平坦的层压件形成的凸起凸缘(例如，在像框架这样的弯曲凸起结构中)存在的问题是，当铺设完成时，所述层压件是平坦的。然后，平坦的层压件被成形为例如L形。因此，由于其弯曲的凸起形状，相对于预成型件的腹板，在L形凸缘的区域中存在过剩的材料。此过剩的材料必须冲到预成型件的侧面，以避免起皱。当使用常规的形成方法时，这是很难实现的，所以会出现褶皱。

当部件包括扭结区域时，这种影响甚至更为关键。由于材料过剩，扭结区域中出现褶皱，如先前示例所示。如今消除褶皱的方法是切割凸缘，并将它们分成两个独立的凸缘，其间没有连续的纤维。

发明内容

本发明涉及一种由无褶皱的铺设的层压件形成预成型件的方法。

本发明的方法目的使得能够形成复杂的几何形状，而在那些具有以下特征的几何形状上没有褶皱：

·凸起凸缘的几何形状会导致形成凸缘中的材料过剩，从而导致常规形成方法中会导致形成凸缘中的材料过剩的褶皱和/或扭结。

·不能从三维(3D)几何形状发展的层压件的双曲率预成型件。

本发明的方法目的利用了中性轴线的概念。中性轴线是梁(抗弯构件)或沿其没有纵向应力或应变的轴的截面中的轴线。如果截面是对称的、各向同性的，并且在弯曲发生之前没有弯曲，则中性轴线位于几何形心。中性轴线一侧的所有纤维都处于拉伸状态，而另一侧的纤维处于压缩状态。

本发明的形成方法能够将中性轴线移位到凸缘下方。这样，该方法能够在整个腹板和凸缘的纤维处于张力下且不产生褶皱的情况下形成预成型件。

本发明的用于形成纤维复合材料预成型件的方法适用于预成型件，该预成型件包括腹板和至少一个凸缘、纵向轴线、和相对于所述纵向轴线的至少一个弯曲部分。

所述方法包括以下步骤：

·将层压件铺设到工具上，层压件包括纵向边缘和横向边缘。工具包括凸形部分，该凸形部分包括可以是平坦的表面和至少一个侧向壁。预成型件的腹板被配置成定位在凸形部分的表面上，而凸缘被配置成定位在凸形部分的侧向壁上。

·在所述凸形部分上形成所述预成型件。

·将所述层压件的横向边缘夹紧至所述工具，使得所述铺设好的层压件的腹板和凸缘保持在拉伸载荷下。

·使所述凸形部分相对于所述预成型件的纵向轴线弯曲，使得实现所述预成型件的弯曲部分。

要求保护的发明允许形成没有褶皱的复杂几何形状。

附图说明

为了完成描述并且为了更好地理解本发明，提供了附图。所述附图形成说明书的一体部分、并展示了本发明的优选实施例。这些附图包括以下图。

图1示出了定位在工具的实施例的凸形部分上的C形预成型件的示意性透视图。

图2示出了处于最终弯曲位置的图1的C形预成型件的示意性透视图。