專利名稱：派形預(yù)型件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及織造預(yù)型件，特別涉 及在加強(qiáng)復(fù)合材料中使用的織造預(yù)型件，這種織造預(yù)型件可以平織然后折疊成其最終形狀。參考引用文中針對(duì)產(chǎn)品所提及的所有專利、專利申請(qǐng)、文檔、引文、廠家使用說明、說明書、 產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格、以及產(chǎn)品圖表，在此以引用的方式并入本文，并且可以在本發(fā)明的實(shí)踐中采用。
現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)前，廣泛使用加強(qiáng)復(fù)合材料來生產(chǎn)結(jié)構(gòu)組件，特別在期望結(jié)構(gòu)組件具有重量輕、 牢固、堅(jiān)韌、耐熱、自支撐并且適于形成及成形這些特性的應(yīng)用中。這些組件用在例如航空、 航天、衛(wèi)星、娛樂(如賽艇、賽車中)以及其他應(yīng)用中。通常這種組件由嵌置在基質(zhì)材料中的加強(qiáng)材料組成。加強(qiáng)組件可以由諸如玻璃、碳、陶瓷、芳族聚酰胺、聚乙烯和/或其他材料制成，這些材料表現(xiàn)出期望的物理性能、熱性能、化學(xué)性能和/或其他性能，其中首要性能是高強(qiáng)度，以抵抗應(yīng)力失效(stress failure)。通過使用這種加強(qiáng)材料(其最終成為成品組件的構(gòu)成部件)，將加強(qiáng)材料的期望特性如極高的強(qiáng)度，賦予成品復(fù)合組件。通?？梢詫⒔M分加強(qiáng)材料機(jī)織、針織成期望結(jié)構(gòu)和形狀，或者使其取向成期望結(jié)構(gòu)和形狀，用于加強(qiáng)預(yù)型件。通常會(huì)特別注意保證所選組分加強(qiáng)材料的性能能夠得到最佳利用。通常將這種加強(qiáng)預(yù)型件與基質(zhì)材料結(jié)合，從而，形成期望的成品組件，或者制成備料用于最終制成成品組件。在構(gòu)造出期望的加強(qiáng)預(yù)型件之后，可以將預(yù)型件浸漬在基質(zhì)材料中，從而，典型地，使加強(qiáng)預(yù)型件埋在基質(zhì)材料中，以及，基質(zhì)材料充滿加強(qiáng)預(yù)型件構(gòu)成部件之間的空隙區(qū)域?；|(zhì)材料可以是廣泛多樣材料中的任意材料，諸如環(huán)氧樹脂、聚酯、乙烯基酯、陶瓷、碳和/或其他材料，這些材料也表現(xiàn)出期望的物理性能、熱性能、化學(xué)性能和/或其他性能。選擇用作基質(zhì)的材料與加強(qiáng)預(yù)型件的材料可以相同也可以不同，并且，可以具有或者不具有相當(dāng)?shù)奈锢硇阅?、化學(xué)性能、熱性能或其他性能。然而，通常，用作基質(zhì)的材料與加強(qiáng)預(yù)型件的材料不是相同的材料，或者不具有相當(dāng)?shù)奈锢硇阅堋⒒瘜W(xué)性能、熱性能或其他性能，這是因?yàn)樵谑褂脧?fù)合材料時(shí)通常首要目的是在成品中獲得性能的組合，而這種性能組合無法通過單獨(dú)使用一種組分材料獲得。這樣組合后，然后，可以通過熱固或其他已知方法，使加強(qiáng)預(yù)型件和基質(zhì)材料在相同操作中固化和穩(wěn)定化，然后進(jìn)行生產(chǎn)期望組件的其他操作。在這一點(diǎn)上應(yīng)當(dāng)注意到，在這樣固化之后，基質(zhì)材料中的硬化團(tuán)塊通常非常牢固地粘附于加強(qiáng)材料(例如，加強(qiáng)預(yù)型件)。結(jié)果，特別地，經(jīng)由成品組件中位于纖維之間作為粘合劑的基質(zhì)材料，成品組件上的應(yīng)力可以有效地傳遞至加強(qiáng)預(yù)型件的組分材料，并由其承受。通常，期望生產(chǎn)出的組件結(jié)構(gòu)不是簡(jiǎn)單幾何形狀，諸如原有的板狀、片狀、長(zhǎng)方體或者立方體等簡(jiǎn)單幾何形狀。做到這一點(diǎn)的一種方法是，將這些基本幾何形狀組合成期望的更復(fù)雜的形式。通過將如上述方式制成的加強(qiáng)預(yù)型件相對(duì)彼此以一定角度(通常為直角)結(jié)合，形成一種這樣的典型組合。經(jīng)結(jié)合加強(qiáng)預(yù)型件的這種角形布置的通常目的是產(chǎn)生期望形狀，以形成包括一個(gè)或多個(gè)端壁或者例如“T”形交叉的加強(qiáng)預(yù)型件，或者，以加固所得到的加強(qiáng)預(yù)型件與復(fù)合結(jié)構(gòu)的組合，在暴露于外力諸如壓力或張力時(shí)，這種加固能夠抵抗此時(shí)產(chǎn)生的偏斜或失效。在任何情況下，相似的考慮是使構(gòu)成組件之間的各接合處盡可能牢固。加強(qiáng)預(yù)型件組分本身具有期望的極高強(qiáng)度時(shí)，接合處的薄弱實(shí)際上成為結(jié)構(gòu) “鏈”中的“薄弱環(huán)節(jié)”。美國專利No. 6，103，337中提出了交叉構(gòu)造的示例，其披露內(nèi)容在此以引用方式并入本文。該篇引文提出了將兩個(gè)加強(qiáng)板結(jié)合到一起成為T形的有效措施。為了形成這種接合，過去已經(jīng)提出了多種其他建議方式。有的建議彼此獨(dú)立地形成并硬化板件和角形加勁件(angled stiffening element)，角形加勁件具有單個(gè)的板接觸面，或者在其一端分為兩部分以形成兩個(gè)分叉且共面的板接觸面。然后，使用熱固性粘合劑或其他粘合劑材料，通過粘附方式粘接，使加勁件的一個(gè)或多個(gè)板接觸面與其他組件的接觸面相結(jié)合，從而將兩個(gè)部件連接起來。然而，當(dāng)張力施加于復(fù)合結(jié)構(gòu)的硬化板或表皮時(shí)，由于連接的有效強(qiáng)度是基質(zhì)材料的有效強(qiáng)度而非粘合劑的有效強(qiáng)度，很低的負(fù)荷就會(huì)導(dǎo)致“剝離”力，此“剝離”力使加勁件與板件在其界面處分離。在這些組件的界面處無法使用金屬螺釘或鉚釘，因?yàn)檫@種附加物至少局部破壞并弱化了復(fù)合結(jié)構(gòu)體自身的完整性，增加了重量，并且?guī)磉@些部件與周圍材料之間的熱膨脹系數(shù)差異。解決這一問題的其他方法基于引入高強(qiáng)度纖維穿過結(jié)合區(qū)域的概念，通過使用諸如將一種組件縫合到另一種組件上并且依賴于縫合線的方法，來引入這種加強(qiáng)纖維使其進(jìn)入并且穿過接合部位。美國專利No. 4，331，495以及其分案美國專利No. 4，256，790示出了這樣一種方法。這些專利披露的接合點(diǎn)位于由粘合方式粘合的纖維層所制成的第一復(fù)合板與第二復(fù)合板之間。按現(xiàn)有技術(shù)方式，使第一板在一端分叉，從而形成兩個(gè)分叉且共面的板接觸面，用未固化的撓性復(fù)合線穿過兩板進(jìn)行縫合，使第一板的板接觸面與第二板相結(jié)合。 然后，使板和線“共固化”，也就是，同時(shí)固化。美國專利No. 5，429，853中提出了改進(jìn)結(jié)合強(qiáng)度的另一方法。盡管現(xiàn)有技術(shù)努力改進(jìn)加強(qiáng)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)整體性并取得了成功，特別是在美國專利No. 6，103，337中，然而，仍然希望對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，或者，通過使用粘合劑或機(jī)械聯(lián)接之外的其他方法來解決該問題。考慮到這一點(diǎn)，一種方法是可以通過專用機(jī)器生產(chǎn)織造三維 (“3D”)結(jié)構(gòu)體。然而，所涉及的花費(fèi)相當(dāng)可觀，而且，需要針對(duì)生產(chǎn)單一結(jié)構(gòu)體提供織機(jī)， 這也很難接受。不考慮這一事實(shí)的話，可以加工成纖維加強(qiáng)復(fù)合組件的3D預(yù)型件仍是可取的，因?yàn)橄鄬?duì)于常規(guī)的二維層合復(fù)合材料，3D預(yù)型件提供了增強(qiáng)的強(qiáng)度。在要求復(fù)合材料承載面外負(fù)荷的應(yīng)用中，這些預(yù)型件尤其有用。然而，以上所討論的現(xiàn)有技術(shù)預(yù)型件，其承受高面外負(fù)荷的能力、在自動(dòng)織機(jī)加工中織造的能力、以及改變預(yù)型件各部分厚度的能力有限。另一方法是織造二維(“2D”)結(jié)構(gòu)體并將其折疊成3D形狀。然而，這通常導(dǎo)致折疊預(yù)型件時(shí)的部分扭曲。因?yàn)榭椩炖w維的長(zhǎng)度與折疊預(yù)型件時(shí)纖維應(yīng)有長(zhǎng)度不同，出現(xiàn)此扭曲。在織造纖維長(zhǎng)度過短的區(qū)域中這會(huì)導(dǎo)致淺凹和波紋，而在纖維長(zhǎng)度過長(zhǎng)的區(qū)域中則導(dǎo)致起皺。美國專利No. 6，874，543中披露了一種3D預(yù)型件織紋結(jié)構(gòu)的示例，在預(yù)型件的折疊區(qū)域中這種織紋結(jié)構(gòu)會(huì)引起波紋或線圈，該專利的全部?jī)?nèi)容在此以引用的方式并入本文。在常規(guī)有梭織機(jī)上可以織造具有特定結(jié)構(gòu)形狀諸如“T”形、“工字”形、“H”形或“派 (Pi，π)”形截面的纖維預(yù)型件，以及，幾件現(xiàn)有專利描述了織造這種結(jié)構(gòu)體的方法(例如， 美國專利No. 6，446，675和美國專利No. 6，712，099)。然而，在所有現(xiàn)有技術(shù)中，預(yù)型件都構(gòu)造成，使得截面在經(jīng)向纖維和緯向纖維的方向上是相同的，也就是，在預(yù)型件寬度方向和長(zhǎng)度方向，凸緣與豎立腿之間的交叉點(diǎn)總是處在相同位置處。

發(fā)明內(nèi)容
在要求更復(fù)雜形狀的應(yīng)用中，會(huì)需要相應(yīng)的方法和系統(tǒng)，來制造在經(jīng)向纖維和/ 或緯向纖維的方向具有不同橫截面的預(yù)型件。有些應(yīng)用會(huì)要求預(yù)型件中的凸緣或腿在經(jīng)向纖維和/或緯向纖維的方向移動(dòng)，以便形成這些復(fù)雜的形狀。本發(fā)明是一種用于織造帶有多個(gè)腿的纖維預(yù)型件的方法，這種方法使得腿在經(jīng)向和/或緯向不必是線狀的。本發(fā)明的示例性實(shí)施例是帶有正弦波形腿的“派形”預(yù)型件，也就是，豎立腿以正弦曲線方式沿經(jīng)向和/或緯向移動(dòng)。例如，通過使預(yù)型件中形成豎立腿之一的部分的一些經(jīng)向纖維選擇性地退出，而同時(shí)在另外的豎立腿中添加經(jīng)向纖維，形成正弦波。例如，為了使腿在緯向向左移動(dòng)，在豎立腿之一的基底處退出經(jīng)向纖維，同時(shí)在相鄰豎立腿的基底處添加經(jīng)向纖維。類似地，可以進(jìn)行與之相反的操作，以使腿向右移動(dòng)。本方法也可以用于制造其他截面形狀，諸如“Τ”形或“Τ”形加勁件，其具有相對(duì)于 “Τ”形的頂部以正弦曲線方式伸出的“Τ”形的翼片，或者其他形狀，諸如具有三個(gè)或更多個(gè)腿的預(yù)型件。本方法可以用來織造具有可變厚度、或可變長(zhǎng)度或高度的腿的預(yù)型件，這些腿可以互相平行或成一定角度。預(yù)型件的腿可以由具有均等寬度的U形夾或具有可變寬度的U 形夾分隔開?？梢允褂媒?jīng)向纖維的任意合宜圖案，即，層與層、穿過厚度方向的角度互鎖、正交等，織造預(yù)型件。盡管優(yōu)選碳纖維，但本發(fā)明可應(yīng)用于幾乎任何其他纖維類型，諸如玻璃纖維、陶瓷纖維、芳族聚酰胺纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯纖維等。所以，本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供一種帶有一個(gè)或更多個(gè)豎立腿的3D織造預(yù)型件，使得腿在經(jīng)向和/或緯向不必是線狀的。本發(fā)明的另一目的是，提供一種帶有兩個(gè)或更多個(gè)豎立腿的3D織造預(yù)型件，具有可變寬度的U形夾位于腿之間。本發(fā)明的又一目的是，提供一種3D織造預(yù)型件，其設(shè)計(jì)是對(duì)現(xiàn)有預(yù)型件和/或此前所能得到的加強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)體的替代品和/或改進(jìn)。本發(fā)明的又一目的是，提供一種整體織造3D預(yù)型件，其可以折疊成形，而構(gòu)成此預(yù)型件的纖維沒有扭曲。本發(fā)明的又一目的是，提供一種整體織造3D預(yù)型件，其特別可用于形成派形或T 形的加強(qiáng)復(fù)合材料。這些和其他的目的及優(yōu)點(diǎn)可以通過本發(fā)明提供的織造3D預(yù)型件實(shí)現(xiàn)，這種織造3D預(yù)型件可以平織，然后在浸漬樹脂之前折疊成為其最終形狀，而不會(huì)在纖維中產(chǎn)生不想要的扭曲。通過下述方式達(dá)到該目的，在織造期間調(diào)整纖維的長(zhǎng)度，使得預(yù)型件折疊成形時(shí)纖維長(zhǎng)度相等，在折疊處提供平滑過渡。盡管特別適用于形成派形織造預(yù)型件，但這種技術(shù)也可以應(yīng)用于多種其他形狀，諸如“T”形或帶有三個(gè)或更多個(gè)豎立腿的預(yù)型件。本發(fā)明的一種實(shí)施例是一種用于機(jī)械或結(jié)構(gòu)連接的預(yù)型件，其具有三維織紋結(jié)構(gòu)，用緯向纖維進(jìn)行織造，從而提供經(jīng)向纖維層的層與層互鎖以及各層內(nèi)的纖維互鎖。盡管本文所描述的示例性實(shí)施例涉及層與層互鎖，但對(duì)于本發(fā)明的實(shí)踐而言這不是必須的。預(yù)型件的某些層可以不進(jìn)行層與層互鎖?？椩祛A(yù)型件通過定向纖維轉(zhuǎn)移面外負(fù)荷，從而使層間張力減至最小。本預(yù)型件具有基底和一個(gè)或更多個(gè)自基底伸出的腿，基底和一個(gè)或更多個(gè)腿各自具有至少兩層經(jīng)向纖維。緯向纖維沿著織造序列行進(jìn)，織造序列攜載緯向纖維穿過基底的一部分，然后進(jìn)入腿，并最終穿過基底的相對(duì)部分。腿可以在對(duì)稱或非對(duì)稱分布的縱列交點(diǎn)處與位于腿之間的偶數(shù)個(gè)或奇數(shù)個(gè)經(jīng)向纖維縱列相連接。預(yù)型件可以具有相等或不等的腿長(zhǎng)度和/或高度。腿可以與基底垂直、或非垂直、或成一定角度。腿可以互相平行或成一定角度，和/或腿之間可以具有可變寬度U形夾。一個(gè)或多個(gè)腿可以在經(jīng)向和/或緯向以正弦曲線方式、 鋸齒狀方式、斜線方式、曲線方式或非線狀方式移動(dòng)?；缀?或腿的外端優(yōu)選具有楔形， 通過以階狀圖案終止經(jīng)向纖維層，形成楔形。本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種用在加強(qiáng)復(fù)合材料中的預(yù)型件的形成方法。該預(yù)型件形成為具有三維織紋結(jié)構(gòu)，用緯向纖維進(jìn)行織造，從而提供經(jīng)向纖維層的層與層互鎖以及各層內(nèi)的纖維互鎖。盡管本文所描述的示例性實(shí)施例涉及層與層互鎖，但對(duì)于本發(fā)明的實(shí)踐而言這不是必須的。預(yù)型件的某些層可以不進(jìn)行層與層互鎖?？椩祛A(yù)型件通過定向纖維轉(zhuǎn)移面外荷載，從而使層間張力減至最小。預(yù)型件具有基底和一個(gè)或多個(gè)自基底伸出的腿， 基底和一個(gè)或多個(gè)腿各自具有至少兩層經(jīng)向纖維。緯向纖維沿著織造序列行進(jìn)，織造序列攜載緯向纖維穿過基底的一部分，然后進(jìn)入腿，并最終穿過基底的相對(duì)部分。腿可以在對(duì)稱或非對(duì)稱分布的縱列交點(diǎn)處與位于腿之間的偶數(shù)個(gè)或奇數(shù)個(gè)經(jīng)向纖維縱列相連接。預(yù)型件可以具有相等或不等的腿長(zhǎng)度和/或高度。腿可以與基底垂直、或非垂直、或成一定角度。 腿可以互相平行或成一定角度，和/或腿之間可以具有可變寬度U形夾。一個(gè)或多個(gè)腿可以在經(jīng)向和/或緯向以正弦曲線方式、鋸齒狀方式、斜線方式、曲線方式或非線狀方式移動(dòng)。 基底和/或腿的外端優(yōu)選具有楔形，通過以階狀圖案終止經(jīng)向纖維層，形成楔形。為了更好地理解本發(fā)明、其操作優(yōu)點(diǎn)、以及通過使用本發(fā)明獲得的特定目的，請(qǐng)參照所附說明內(nèi)容，其中示出了本發(fā)明優(yōu)選的非限制性的實(shí)施例。本文中術(shù)語“包含的”和“包含”可以指“包括的”、“包括”，或者可以具有美國專利法中通常賦予術(shù)語“包含的”或“包含”的含義。如果在權(quán)利要求中使用，術(shù)語“主要由…… 構(gòu)成的”或“主要由……構(gòu)成”具有它們歸于美國專利法中的含義。下文描述本發(fā)明的其他方面，或者，通過下文描述，本發(fā)明的其他方面(在本發(fā)明的范圍內(nèi))將更為明了。


附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，附圖并入說明書中，并且構(gòu)成說明書的一部分。本文給出的附示本發(fā)明的不同實(shí)施例，并與說明書一起來說明本發(fā)明的原理。附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的派形預(yù)型件的示意性端視圖，說明全緯的形成以及預(yù)型件中的纖維結(jié)構(gòu)；圖2 (a)和圖2 (b)分別示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的預(yù)型件和現(xiàn)有技術(shù)中所披露的預(yù)型件；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的派形預(yù)型件的示意性端視圖，說明預(yù)型件中的纖維結(jié)構(gòu)；圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例腿處于豎立位置的派形預(yù)型件的示意性剖視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的派形預(yù)型件的織造圖案或纖維結(jié)構(gòu)的示意性端視圖；圖6(a)和圖6(b)是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的派形預(yù)型件的示意性剖視圖；圖6 (C)是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例正弦波腿處于豎立位置的織造預(yù)型件的示意性頂視圖；圖7 (a)和圖7 (b)是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的派形預(yù)型件在浮紗修整之前的圖，該預(yù)型件帶有成正弦波構(gòu)造的腿；圖7 (C)和圖7 (d)是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的派形預(yù)型件在浮紗修整之后的圖，該預(yù)型件帶有成正弦波構(gòu)造的腿；圖8是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例使用兩個(gè)派形織造預(yù)型件的復(fù)合工字梁的示意性剖視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例帶有鋸齒狀腿的織造派形預(yù)型件的示意性頂視圖；以及圖10是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例帶有斜線狀腿的織造派形預(yù)型件的示意性頂視圖。
具體實(shí)施例方式圖1、圖2 (a)、圖3和圖4圖示三維預(yù)型件100的優(yōu)選實(shí)施例。將一根或多根緯向纖維114按一定圖案穿過多根經(jīng)向纖維116進(jìn)行織造，形成預(yù)型件100，經(jīng)向纖維116垂直于圖案的平面延伸。在圖1和圖3中，圖示了形成派形預(yù)型件100所使用的完整圖案，其中緯向纖維114示于頁面上，而經(jīng)向纖維116示為與頁面垂直。盡管實(shí)際織成成品預(yù)型件100 時(shí)纖維114、116壓緊在一起，但在結(jié)構(gòu)的示意圖中纖維114、116示為彼此相隔開?，F(xiàn)在看圖1，預(yù)型件100中的所有經(jīng)向纖維116大體互相平行，沿各纖維116的縱向長(zhǎng)度稍有起伏，并且經(jīng)向纖維116排列成大體上豎向縱列。預(yù)型件100優(yōu)選由用于典型復(fù)合結(jié)構(gòu)體的材料例如玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維以及碳纖維織造而成，以及，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，預(yù)型件100織成具有基底120以及自基底120伸出的兩個(gè)腿125、135，形成派(η)狀外形。腿125、135可以與基底120垂直、或非垂直、或成一定角度?；?20和腿125、135各自包含至少兩層經(jīng)向纖維116，并且示為具有可選的楔形邊緣。盡管腿125、 135在使用時(shí)處于豎立位置，形成U形夾150，例如如圖4所示，為了易于織造，在織造時(shí)預(yù)型件100中的腿125、135緊靠并覆蓋基底120?；?20示為具有八層經(jīng)向纖維116，以及， 腿125、135示為具有四層經(jīng)向纖維116。盡管在本示例中基底以及腿分別使用了八層及四層，但本發(fā)明并不局限于此，基底和腿可以使用任意層數(shù)?？蛇x地，如圖所示，基底120中經(jīng)向纖維116的橫截面面積小于腿125、135中經(jīng)向纖維116的橫截面面積。通過僅在基底120中而不在腿125、135中使用較細(xì)的經(jīng)向纖維 116，減少在織機(jī)上織造結(jié)構(gòu)所需時(shí)間，同時(shí)，通過經(jīng)向纖維116的大量互鎖，仍可在預(yù)型件 100中提供更牢固的基底120?；氐綀D1，預(yù)型件100的織造圖案從基底120的一端105(其示于基底120的左側(cè)) 開始。在織造序列的典型部分中，在每次向右側(cè)行進(jìn)期間，緯向纖維114在一層的經(jīng)向纖維 116的上方和下方交替，使該層的經(jīng)向纖維116互鎖。此外，在織造序列的典型部分中，在每次向左側(cè)行進(jìn)期間，緯向纖維114在兩個(gè)相鄰層的經(jīng)向纖維116的上方和下方交替，使相鄰層彼此互鎖。盡管這里所述的實(shí)施例涉及層與層互鎖，但對(duì)于本發(fā)明的實(shí)踐而言這不是必須的。預(yù)型件的某些層可以不進(jìn)行層與層互鎖。如圖中所示以及下文所述，織造序列中的某些部分，包括預(yù)型件100的腿125、135內(nèi)的部分、位于邊緣處和外表面處的部分，可以與這種織造序列不同。如圖1所示，一般織造序列在位置A處以緯向纖維114開始，緯向纖維114朝基底 120的中央延伸，然后在位置Bl處進(jìn)入一個(gè)腿135的外側(cè)112。緯向纖維114然后延伸至腿 135最右端處的位置C。從位置C開始，緯向纖維114沿相同路線朝基底中央向回織，從基底中央那點(diǎn)開始，緯向纖維114向下延伸進(jìn)入基底120，并返回進(jìn)入另一腿125的外側(cè)112， 到達(dá)腿125最左端處的位置D。然后，緯向纖維114沿相同路線朝基底120中央向回織，并在位置B2處返回延伸進(jìn)基底120，穿過位于腿125、135之間的經(jīng)向纖維116中央縱列，然后，在位置E處返回進(jìn)入基底120，并到達(dá)基底120另一端115處的位置F。這形成了緯向纖維114的完整織造序列，其基本上將四個(gè)半緯(half-picks)與三個(gè)全緯(full-picks) 結(jié)合在一起，如圖1所示。以階狀圖案終止經(jīng)向纖維116的層，在基底120和腿125、135上形成楔形邊緣，諸如在基底120左橫向邊緣上的楔面124和腿135上的楔面126。為了完成一個(gè)單元或豎向部分，對(duì)經(jīng)向纖維116的相鄰層重復(fù)進(jìn)行緯向纖維114 穿經(jīng)預(yù)型件100的行進(jìn)，直至所有層都互鎖。重復(fù)緯向圖案，從而形成相鄰的豎向部分，產(chǎn)生預(yù)型件的連續(xù)長(zhǎng)度。然而，層的互鎖不是必須的，以及，預(yù)型件100的基底120和/或腿 125、135可以分叉成為分開的層。圖3特別示出在派形預(yù)型件100中用于形成腿125、135和基底120的織造圖案。 基底120示為具有八層經(jīng)向纖維116，腿125、135示為具有四層經(jīng)向纖維116，但是，該圖案可以更改成在基底120和腿125、135中有更多層或更少層經(jīng)向纖維。換而言之，基底120 的層可以比各腿125、135的層多，或反之亦然?？椩靾D案提供層內(nèi)經(jīng)向纖維116的互鎖、以及經(jīng)向纖維層之間的互鎖。通過使緯向纖維114的一部分行進(jìn)越過第一縱列第一層中的經(jīng)向纖維116上方，以及穿過相鄰第二縱列的相鄰第二層(第二層在第一層之下)中的經(jīng)向纖維下方，使相鄰層互鎖。腿125、135織在水平覆蓋位置(水平放置位置)中，如圖所示， 同時(shí)織造圖案。在安裝時(shí)，各腿125、135移動(dòng)至豎向立起位置，各腿125、135豎立向上時(shí)的寬度包含四層。預(yù)型件100改進(jìn)了現(xiàn)有織造預(yù)型件，其提供的基底120與腿125、135的交點(diǎn)具有高度對(duì)稱分布?；?20具有三個(gè)經(jīng)向纖維中央縱列以及兩個(gè)經(jīng)向纖維隔離縱列，經(jīng)向纖維隔離縱列是中央縱列各橫向側(cè)的相鄰縱列。使用奇數(shù)個(gè)中央縱列，能夠允許在中央平面 (其將中央縱列對(duì)稱二等分)的各橫向側(cè)織造形成近似鏡像，改進(jìn)了基底120內(nèi)負(fù)荷分布的對(duì)稱性。盡管示為具有三個(gè)中央縱列，預(yù)型件100的優(yōu)選實(shí)施例也可以具有任意數(shù)量的中央縱列，中央縱列的數(shù)量決定腿125、135處于豎立位置時(shí)所形成U形夾150的標(biāo)定寬度。 腿125、135可以與基底120垂直、或非垂直、或成一定角度。類似地，腿125、135可以彼此平行、或彼此成一定角度，以及/或者，腿125、135可以具有相同或不相同的長(zhǎng)度和/或高度。為了將來自腿125、135的負(fù)荷，諸如來自粘合在豎立腿125、135之間部件(未示出)的負(fù)荷，對(duì)稱引入基底120，將緯向纖維114中連接腿125、135的部分分成相等或大致相等數(shù)量纖維部分的組。在一個(gè)隔離縱列與中央縱列之間、或在一個(gè)隔離縱列和與該隔離縱列相鄰的其余橫向左側(cè)或右側(cè)縱列之間，各組與基底120相交。例如，如圖3所示，組四在腿125的層2和層4與基底120之間延伸，在縱列c與縱列d之間同基底120相交。類似地，組31在縱列d與縱列e之間同基底120相交，組33在縱列g(shù)與縱列h之間同基底120 相交，以及，組37在縱列h與縱列i之間同基底120相交。這里應(yīng)當(dāng)注意到，盡管本圖示出對(duì)稱幾何形狀，但本發(fā)明的方法也可以在制造非對(duì)稱構(gòu)造中使用。盡管圖中示出中央縱列位于預(yù)型件100大致中央處的優(yōu)選部位，但中央縱列也可以包含橫向遠(yuǎn)離預(yù)型件100中央的經(jīng)向纖維116縱列。例如，縱列b、C和d可以構(gòu)成中央縱列，而縱列a和e可以作為隔離縱列。這使腿125、135朝基底120的外緣偏離，然而，基底120在縱列b、c和d附近的織紋仍可提供對(duì)稱性，以及，使來自腿125、135的負(fù)荷對(duì)稱分散進(jìn)入基底120。通過以短于先前層長(zhǎng)度的方式終止后續(xù)層的經(jīng)向纖維，在預(yù)型件的外緣上形成楔面，諸如楔面1 和楔面126。例如，圖3示出層5終止在縱列s處，而層6終止在縱列t處，層5比層6短一根經(jīng)向纖維116。類似地，層6比層7短，以及，各相鄰的下層重復(fù)此圖案。與經(jīng)向纖維層全部以相同長(zhǎng)度終止的預(yù)型件相比，在基底或豎立腿中具有楔形邊緣的預(yù)型件對(duì)剝離負(fù)荷具有更好的抵抗性。另外，經(jīng)向楔面纖維使用較小纖維尺寸，從而能夠更和緩地從預(yù)型件逐步過渡到與之相結(jié)合的復(fù)合層合體。圖3中的織造圖案用于基底 120的八層經(jīng)向纖維116。完成的織造派形預(yù)型件100示于圖4中，其中腿125、135處于豎向位置，在腿125、 135之間形成U形夾150。然而，腿125、135也可以與基底120垂直、或非垂直、或成一定角度。通過重復(fù)完整織造序列，沿預(yù)型件100縱向長(zhǎng)度形成相鄰的豎向部分，織造預(yù)型件100。 織造加工得到連續(xù)長(zhǎng)度的預(yù)型件100，然后，將其切成期望長(zhǎng)度用于安裝。圖2 (a)和圖2(b) 中分別示出，根據(jù)本發(fā)明形成的預(yù)型件示例，以及，與之形成比較的在豎立腿間帶有線圈30 的現(xiàn)有設(shè)計(jì)預(yù)型件10。本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例是一種用于織造預(yù)型件200的方法，預(yù)型件200帶有多個(gè)腿225、235，使得這些腿在經(jīng)向和/或緯向不必一定是線狀的(linear)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，可以以正弦曲線方式、鋸齒狀方式、斜線方式、曲線方式、或非線狀方式、或上述方式的組合，在經(jīng)向和/或緯向織造腿。U形夾250的寬度可以取決于應(yīng)用而改變。在某些情況下，預(yù)型件可以具有零寬度U形夾，也就是，形成預(yù)型件的多個(gè)層在其互換位置的部位處可以彼此相交，然而，多個(gè)層不必在預(yù)型件的任何部分都交織在一起。然而，對(duì)于本發(fā)明的正常功能而言，這一特征不是絕對(duì)必要的，以及，取決于預(yù)型件的最終用途，可以使用或不使用這種特征。根據(jù)本實(shí)施例，通過從預(yù)型件中形成豎立腿225、235的部分選擇性地退出一些經(jīng)向纖維216，而同時(shí)在其他區(qū)域添加經(jīng)向纖維216，可以實(shí)現(xiàn)腿的位置改變。例如，為了使腿在緯向向左移動(dòng)，在一個(gè)豎立腿225的基底處退出經(jīng)向纖維216，并同時(shí)在相鄰豎立腿235的基底處添加經(jīng)向纖維216。類似地，進(jìn)行與之相反的操作，可以使腿向右移動(dòng)。盡管本文所述的實(shí)施例具有形成在經(jīng)向的腿，但通過選擇性地向一個(gè)或多個(gè)腿添加緯向纖維或從一個(gè)或多個(gè)腿中退出緯向纖維，也可以在緯向形成腿。在這種情況下，取代緯向纖維，可以使用經(jīng)向纖維來提供層與層互鎖。然而，對(duì)于本發(fā)明的實(shí)踐而言這不是必須的。 預(yù)型件的某些層可以不進(jìn)行層與層互鎖。圖5示出與經(jīng)向纖維216垂直的預(yù)型件200纖維結(jié)構(gòu)剖視圖。單根經(jīng)向纖維216 示為圓圈，而連續(xù)緯向纖維214的路徑示為實(shí)線。這里應(yīng)當(dāng)注意到，大多數(shù)形成豎立腿225、 235的纖維沿預(yù)型件200的整個(gè)長(zhǎng)度是連續(xù)的。只有位于邊緣的纖維240是斷續(xù)的。這些纖維240浮在預(yù)型件200的織造部分之上或之下，以及，在從織機(jī)上取下預(yù)型件之后，對(duì)這些纖維240進(jìn)行修整。根據(jù)本實(shí)施例，可以將豎立腿225、235移動(dòng)至支撐凸緣或基底220的幾乎任何部位，以及，借助于緯向纖維214將豎立腿225、235結(jié)合進(jìn)入凸緣或基底220。然而，位置必須以階狀方式改變，臺(tái)階的最小寬度是一個(gè)經(jīng)向縱列的寬度?？梢允褂媒?jīng)向纖維的任意合宜圖案，即，層與層、穿過厚度方向的角度互鎖、正交等，織造預(yù)型件200。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種用于織造帶有多個(gè)腿305、310、315、320的纖維預(yù)型件300的方法，其中多個(gè)腿這樣布置，使得預(yù)型件的凸緣具有統(tǒng)一寬度且沿預(yù)型件300 的長(zhǎng)度是直的，以及，一個(gè)或多個(gè)腿315、320與凸緣垂直，但在預(yù)型件300的長(zhǎng)度上沿彎曲路徑行進(jìn)。經(jīng)向纖維和緯向纖維可以如上述實(shí)施例所討論的那樣進(jìn)行織造，或者，經(jīng)向纖維和緯向纖維可以簡(jiǎn)單地以平織圖案進(jìn)行織造，從而形成不同的層。盡管這里所描述的實(shí)施例具有形成在經(jīng)向的腿，但也可以通過從一個(gè)或多個(gè)腿中選擇性地退出緯向纖維或添加緯向纖維，在緯向形成腿。在這種情況下，取代緯向纖維，可以使用經(jīng)向纖維來提供層與層互鎖。然而，對(duì)于本發(fā)明的實(shí)踐而言這不是必須的。預(yù)型件的某些層可以不進(jìn)行層與層互鎖。本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例示于圖6 (a)至圖6 (c)中。圖6 (a)說明根據(jù)本示例性實(shí)施例的預(yù)型件300織造時(shí)的剖視圖。預(yù)型件300可首先平織，帶有四個(gè)腿305、310、315 和320，這些腿彼此疊置且平行于X-Y平面，如圖6 (a)所示。腿315和腿320可以分別相對(duì)于腿305和腿310進(jìn)行折疊，使得腿315和腿320現(xiàn)在處于豎立位置，如圖6 (b)所示，從而，形成“派”形結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，腿305和腿310形成直狀凸緣或基底，以及，相對(duì)于直狀凸緣，腿315和腿320可以沿例如正弦波路徑行進(jìn)，如圖6(c)所示。圖7(a)至圖7(d)示出派形預(yù)型件的不同圖，這些派形預(yù)型件在層與層結(jié)構(gòu)中帶有在經(jīng)向沿正弦波移動(dòng)的腿。圖7 (a)是在修整浮置纖維之前預(yù)型件300織造時(shí)的頂視圖， 其中腿315和腿320位于頂面上。圖7(b)是在修整浮置纖維之前預(yù)型件300織造時(shí)的頂視圖，其中腿305和腿315位于頂面上。圖7(c)是在修整浮置纖維之后預(yù)型件300的頂視圖，其中豎立腿315和腿320折起。圖7(d)是在修整浮置纖維之后折疊狀態(tài)預(yù)型件300的頂視圖，其中腿305和310示為形成凸緣。本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例是一種形成織造預(yù)型件的方法，通過將經(jīng)向纖維與緯向纖維進(jìn)行織造，形成基底和自基底伸出的一個(gè)或多個(gè)腿，以及，通過使第一腿的一根或多根緯向纖維選擇性地退出和/或選擇性地添加一根或多根緯向纖維進(jìn)入第一腿，從而，使第一腿在經(jīng)向移動(dòng)預(yù)定距離。本方法也可以包括同時(shí)在第二腿中添加緯向纖維和/或去除緯向纖維，從而同時(shí)使第二腿在經(jīng)向移動(dòng)預(yù)定距離?？梢灾貜?fù)這種添加緯向纖維或去除緯向纖維的過程，以在緯向沿曲線方式形成一個(gè)或多個(gè)腿?？梢砸哉也ńY(jié)構(gòu)、鋸齒狀結(jié)構(gòu)、 斜線結(jié)構(gòu)、曲線結(jié)構(gòu)、或非線狀結(jié)構(gòu)、或者其組合，在緯向形成一個(gè)或多個(gè)腿。本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例是一種織造預(yù)型件，其具有的緯向纖維與經(jīng)向纖維層進(jìn)行織造，以形成基底和自基底伸出的一個(gè)或多個(gè)腿，使預(yù)型件第一部分(其形成第一腿) 的一根或多根緯向纖維選擇性地退出、和/或?qū)⒁桓蚨喔曄蚶w維選擇性地添加進(jìn)入預(yù)型件第一部分，從而，使第一腿在經(jīng)向移動(dòng)預(yù)定距離?？梢砸哉也ńY(jié)構(gòu)、鋸齒狀結(jié)構(gòu)、斜線結(jié)構(gòu)、曲線結(jié)構(gòu)或非線狀結(jié)構(gòu)或者其組合，在緯向形成一個(gè)或多個(gè)腿。盡管在上述實(shí)施例中討論了正弦波派形預(yù)型件，但本發(fā)明并不局限于這種形狀。 例如，預(yù)型件可以形成有在經(jīng)向和/或緯向以鋸齒狀方式、斜線方式、曲線方式、或非線狀方式、或者其組合移動(dòng)的豎立腿315和320。圖9和圖10中說明了這些形狀的一些示例。在復(fù)合結(jié)構(gòu)體中可以使用諸如這樣的預(yù)型件，以加強(qiáng)連接，以及制造預(yù)型件以用于更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體諸如飛機(jī)中的翼梁和翼肋。圖8中示出派形預(yù)型件300可以如何用來制造復(fù)合材料工字梁350的示例。圖8所示結(jié)構(gòu)體的失效原理模式是，當(dāng)使梁350在Z方向處于彎曲狀態(tài)或處于擠壓狀態(tài)時(shí)，位于兩個(gè)派形凸緣300之間的腹板340的彎曲變形。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例， 改進(jìn)這類結(jié)構(gòu)體彎曲變形強(qiáng)度的優(yōu)選方法是，使腹板340在X方向形成為正弦波形狀。這提供了幾何加勁作用，僅以重量的稍許增加來大大提高壓曲載荷(buckling load)。飛機(jī)結(jié)構(gòu)中已經(jīng)使用了由常規(guī)預(yù)浸料制成的復(fù)合材料正弦波翼梁和翼肋。然而，這種正弦波翼梁和翼肋要求數(shù)量可觀的手工操作，以將從腹板盤繞出的層板快速對(duì)準(zhǔn)并折入上側(cè)凸緣和下側(cè)凸緣。所以，本發(fā)明通過將派形的豎立腿織造成正弦波形狀，解決了這一問題?，F(xiàn)在，腹板 340可以由矩形材料條帶制造，這種矩形材料條帶容易形成為正弦波形狀，并且適配在與凸緣或基底相連接的豎立腿315、320之間。本方法也可以用于制造其他截面形狀，諸如“T”形或“T”加勁件(其具有相對(duì)于 “T”形的頂部以正弦曲線方式行進(jìn)的“T”形的翼片)，或者其他形狀，諸如具有三個(gè)或更多個(gè)腿的預(yù)型件。本方法可以用來織造具有可變厚度或可變長(zhǎng)度/高度的腿的預(yù)型件，這些腿在一個(gè)或多個(gè)平面中可以互相平行或成一定角度?？梢允褂萌我夂弦说目椩靾D案，即，層與層、穿過厚度方向的角度互鎖、正交等，織造預(yù)型件。盡管優(yōu)選碳纖維，但本發(fā)明可應(yīng)用于幾乎任何其他纖維類型，諸如玻璃纖維、陶瓷纖維、芳族聚酰胺纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯纖維等。如圖1、圖2(a)、圖3、以及圖7(a)至圖7(d)中所示，緯向纖維可以以例如平織圖案進(jìn)行織造，然而，可以使用幾乎任何織造圖案來形成預(yù)型件。除緯向纖維之外，經(jīng)向纖維也可以提供互鎖。盡管本文所描述的示例性實(shí)施例涉及層與層互鎖，但對(duì)于本發(fā)明的實(shí)踐而言這不是必須的。預(yù)型件的某些層可以不進(jìn)行層與層互鎖。此外，在實(shí)踐中，腿可以由任意層數(shù)的互鎖織物構(gòu)成，以及，腿可以包括楔形端來取代平坦端，也就是，基底和/或腿的外端可以具有以階狀圖案方式終止經(jīng)向纖維層而形成的楔面。通常，將一類纖維例如碳(石墨)纖維用于經(jīng)向纖維和緯向纖維二者，來織造預(yù)型件。然而，預(yù)型件也可以為混合織造圖案，其利用的纖維由多種材料諸如碳纖維和玻璃纖維制成。這些圖案能夠得到具有更高韌性、更低成本和更優(yōu)化熱膨脹性能的預(yù)型件?？椩靾D案包括的所有經(jīng)向纖維為一種類型而所有緯向纖維為另一類型，或者，織造圖案可以具有交替類型的經(jīng)向纖維和/或緯向纖維，經(jīng)向纖維和/或緯向纖維排列成例如遍及整層的“棋盤”圖案。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括，其能夠織造高強(qiáng)度且容易使用的預(yù)型件，用于將組件裝配進(jìn)入結(jié)構(gòu)體。改進(jìn)的織紋使各層的經(jīng)向纖維互鎖并使層彼此互鎖，同時(shí)，以高度對(duì)稱方式，通過預(yù)型件分散負(fù)荷。據(jù)此，本發(fā)明提供了生產(chǎn)帶有多個(gè)腿的3D預(yù)型件和/或加強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)體的可選方法和/或改進(jìn)方法，這些方法使得腿在經(jīng)向和/或緯向不必一定是線狀的。因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了其目的和優(yōu)點(diǎn)，以及，盡管在此披露并具體說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但并不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)由所附權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1.一種形成織造預(yù)型件的方法，所述方法包括以下步驟(a)設(shè)置多個(gè)相鄰的層，各層具有多根經(jīng)向纖維，所述經(jīng)向纖維互相平行；(b)將多根緯向纖維與經(jīng)向纖維層進(jìn)行織造，以形成基底和自所述基底伸出的一個(gè)或更多個(gè)腿；以及(c)使形成第一腿的預(yù)型件的第一部分中的一根或多根經(jīng)向纖維選擇性地退出、和/ 或?qū)⒁桓蚨喔?jīng)向纖維選擇性地添加進(jìn)入所述預(yù)型件的第一部分，從而，使所述第一腿在緯向移動(dòng)預(yù)定距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括下述步驟同時(shí)在形成第二腿的預(yù)型件的第二部分中添加和/或去除經(jīng)向纖維，從而，同時(shí)使所述第二腿在緯向移動(dòng)預(yù)定距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括下述步驟重復(fù)進(jìn)行添加或去除經(jīng)向纖維的步驟，從而，在經(jīng)向形成所述一個(gè)或多個(gè)腿。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)腿在經(jīng)向形成為正弦波結(jié)構(gòu)、鋸齒狀結(jié)構(gòu)、斜線結(jié)構(gòu)、曲線結(jié)構(gòu)或非線狀結(jié)構(gòu)或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括下述步驟相對(duì)于所述基底折疊所述一個(gè)或更多個(gè)腿，從而，形成豎立腿。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述基底比各所述腿具有更多的層，或反之亦然。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述基底和/或所述腿的邊緣形成為楔形。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述腿與所述基底垂直、或非垂直、或成一定角度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述經(jīng)向纖維和所述緯向纖維由玻璃、碳、芳族聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯或其組合制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述腿具有相等或不等的長(zhǎng)度和/或高度。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，兩個(gè)或更多個(gè)腿由具有預(yù)定寬度的U形夾分隔開。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，兩個(gè)或更多個(gè)腿由零寬度的U形夾分隔開。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述腿由具有可變寬度的U形夾分隔開。
14.一種適合于在加強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)體中使用的織造預(yù)型件，所述預(yù)型件包括 多個(gè)相鄰的層，各層具有多根經(jīng)向纖維，所述經(jīng)向纖維互相平行；以及多根緯向纖維，其與經(jīng)向纖維層進(jìn)行織造，以形成基底和自所述基底伸出的一個(gè)或更多個(gè)腿，其中，使形成第一腿的預(yù)型件的第一部分中的一根或多根經(jīng)向纖維選擇性地退出、和/或?qū)⒁桓蚨喔?jīng)向纖維選擇性地添加進(jìn)入所述預(yù)型件的第一部分，從而，使所述第一腿在緯向移動(dòng)預(yù)定距離。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的預(yù)型件，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)腿在經(jīng)向形成為正弦波結(jié)構(gòu)、鋸齒狀結(jié)構(gòu)、斜線結(jié)構(gòu)、曲線結(jié)構(gòu)或非線狀結(jié)構(gòu)或其組合。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的預(yù)型件，其中，相對(duì)于所述基底折疊所述一個(gè)或更多個(gè)腿， 從而，形成豎立腿。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的預(yù)型件，其中，所述預(yù)型件具有兩個(gè)或更多個(gè)腿。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的預(yù)型件，其中，所述兩個(gè)或更多個(gè)腿由具有預(yù)定寬度的U形夾分隔開。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的預(yù)型件，其中，所述兩個(gè)或更多個(gè)腿由零寬度的U形夾分隔開。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的預(yù)型件，其中，所述基底比各所述腿具有更多的層，或反之亦然。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的預(yù)型件，其中，所述基底和/或所述腿的邊緣為楔形。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的預(yù)型件，其中，所述腿與所述基底垂直、或非垂直、或成一定角度。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的預(yù)型件，其中，所述經(jīng)向纖維和所述緯向纖維由玻璃、碳、 芳族聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯或其組合制成。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的預(yù)型件，其中，所述腿具有相等或不等的長(zhǎng)度和/或高度。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的預(yù)型件，其中，所述腿由具有可變寬度的U形夾分隔開。
26.一種形成織造預(yù)型件的方法，所述方法包括以下步驟(a)設(shè)置多個(gè)相鄰的層，各層具有多根經(jīng)向纖維，所述經(jīng)向纖維互相平行；(b)將多根緯向纖維與經(jīng)向纖維層進(jìn)行織造，以形成基底和自所述基底伸出的一個(gè)或更多個(gè)腿；以及(c)使形成第一腿的預(yù)型件的第一部分中的一根或多根緯向纖維選擇性地退出、和/ 或?qū)⒁桓蚨喔曄蚶w維選擇性地添加進(jìn)入所述預(yù)型件的第一部分，從而，使所述第一腿在經(jīng)向移動(dòng)預(yù)定距離。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，進(jìn)一步包括下述步驟同時(shí)在形成第二腿的預(yù)型件的第二部分中添加和/或去除緯向纖維，從而，同時(shí)使所述第二腿在經(jīng)向移動(dòng)預(yù)定距離。
28.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，進(jìn)一步包括下述步驟重復(fù)進(jìn)行添加或去除緯向纖維的步驟，從而，在緯向沿曲線形成所述一個(gè)或更多個(gè)腿。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)腿在緯向形成為正弦波結(jié)構(gòu)、鋸齒狀結(jié)構(gòu)、斜線結(jié)構(gòu)、曲線結(jié)構(gòu)或非線狀結(jié)構(gòu)或其組合。
30.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，進(jìn)一步包括下述步驟相對(duì)于所述基底折疊所述一個(gè)或更多個(gè)腿，從而，形成豎立腿。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述基底比各所述腿具有更多的層，或反之亦然。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述基底和/或所述腿的邊緣形成為楔形。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述腿與所述基底垂直、或非垂直、或成一定角度。
34.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，其中，所述經(jīng)向纖維和所述緯向纖維由玻璃、碳、芳族聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯或其組合制成。
35.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述腿具有相等或不等的長(zhǎng)度和/或高度。
36.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，兩個(gè)或更多個(gè)腿由具有預(yù)定寬度的U形夾分隔開。
37.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，兩個(gè)或更多個(gè)腿由零寬度的U形夾分隔開。
38.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述腿由具有可變寬度的U形夾分隔開。
39.一種適合于在加強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)體中使用的織造預(yù)型件，所述預(yù)型件包括 多個(gè)相鄰的層，各層具有多根經(jīng)向纖維，所述經(jīng)向纖維互相平行；以及多根緯向纖維，其與經(jīng)向纖維層進(jìn)行織造，以形成基底和自所述基底伸出的一個(gè)或更多個(gè)腿，其中，使形成第一腿的預(yù)型件第一部分中的一根或多根緯向纖維選擇性地退出、和/或?qū)⒁桓蚨喔曄蚶w維選擇性地添加進(jìn)入所述預(yù)型件第一部分，從而，使所述第一腿在經(jīng)向移動(dòng)預(yù)定距離。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的預(yù)型件，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)腿在緯向形成為正弦波結(jié)構(gòu)、鋸齒狀結(jié)構(gòu)、斜線結(jié)構(gòu)、曲線結(jié)構(gòu)或非線狀結(jié)構(gòu)或其組合。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的預(yù)型件，其中，相對(duì)于所述基底折疊所述一個(gè)或更多個(gè)腿， 從而，形成豎立腿。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的預(yù)型件，其中，所述預(yù)型件具有兩個(gè)或更多個(gè)腿。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的預(yù)型件，其中，所述兩個(gè)或更多個(gè)腿由具有預(yù)定寬度的U形夾分隔開。
44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的預(yù)型件，其中，所述兩個(gè)或更多個(gè)腿由零寬度的U形夾分隔開。
45.根據(jù)權(quán)利要求42所述的預(yù)型件，其中，所述基底比各所述腿具有更多的層，或反之亦然。
46.根據(jù)權(quán)利要求42所述的預(yù)型件，其中，所述基底和/或所述腿的邊緣為楔形。
47.根據(jù)權(quán)利要求42所述的預(yù)型件，其中，所述腿與所述基底垂直、或非垂直、或成一定角度。
48.根據(jù)權(quán)利要求39所述的預(yù)型件，其中，所述經(jīng)向纖維和所述緯向纖維由玻璃、碳、 芳族聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯或其組合制成。
49.根據(jù)權(quán)利要求42所述的預(yù)型件，其中，所述腿具有相等或不等的長(zhǎng)度和/或高度。
50.根據(jù)權(quán)利要求42所述的預(yù)型件，其中，所述腿由具有可變寬度的U形夾分隔開。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種用于經(jīng)加強(qiáng)復(fù)合材料的織造預(yù)型件(200)，這種織造預(yù)型件可以平織然后折疊成形。該預(yù)型件具有三維織紋結(jié)構(gòu)，用緯向纖維(214)進(jìn)行織造，從而提供經(jīng)向纖維(216)層的層與層互鎖、以及各層內(nèi)的纖維互鎖。一個(gè)或多個(gè)腿(225，235)自基底(220)伸出，基底(220)和腿(225，235)各自具有至少兩層經(jīng)向纖維(216)。腿在經(jīng)向和/或緯向沿正弦波移動(dòng)，并且腿可以互相平行或成一定角度?；缀?或腿的外端優(yōu)選具有楔形，通過以階狀圖案終止經(jīng)向纖維的層而形成楔形。
文檔編號(hào)B29C70/24GK102223998SQ200980146577
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者喬納森·戈林, 肯尼思·韋萊特 申請(qǐng)人:阿爾巴尼復(fù)合物工程股份有限公司