具有能量吸收作用的外部拉伸结构构件的制作方法
【专利摘要】一种单位质量承载能力增强的结构构件，该结构构件包括由材料条形成的骨架结构。可以在所述条上设置凹口并且可以在凹口中放置由抗拉材料制成的织物并且所述抗张材料绕所述骨架结构进行编织。至少一对结构构件能接合在一起以通过抗拉材料的织物图案而提供非常强的接头，所述抗拉材料诸如是凯夫拉尔纤维，其贯穿所述结构分配应力，从而防止应力集中在一个区域中。制造这样的结构构件的方法包括利用成型段的基体将材料成型为期望截面的骨架。基本上避免了复合材料中完全的灾难性破坏并且能增大结构的强度重量比。
【专利说明】具有能量吸收作用的外部拉伸结构构件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2011年3月4日提交的名称为“EX0TENS10NED STRUCTURAL MEMBERSWITH ENERGY-ABSORBING EFFECTS (具有能量吸收作用的外部拉伸结构构件)”的美国临时专利申请N0.61449485的在35U.S.C § 119(e)下的权益，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。
[0003]关于联邦权利的声明
[0004]本发明在由美国能源部授予的合同N0.DE-AC52-06NA25396下通过政府支持完成。政府对本发明具有一定权利。
【技术领域】
[0005]实施方式涉及结构构件，并且更具体地但不排他地涉及单位质量承载能力增强的三维结构构件。实施方式还涉及用于三维结构构件的接头和紧固件。实施方式还涉及制造三维结构构件的方法。
【背景技术】
[0006]在民用、机械和 航天领域中对有效结构的追求被持续进行。有效的桁架结构是具有高强度重量比和/或高刚度重量比的结构。有效的桁架结构也能被描述为相对便宜、易于制造和组装并且不会浪费材料的结构。
[0007]桁架是设计成支撑负荷的通常静止的、被完全约束的结构。它们包括连接至位于每个构件的端部处的接头的直构件。这些构件是具有沿着构件引导的力的二力构件。二力构件仅能产生绕构件中的支点的轴向力，诸如张力和压缩力。桁架常常用于桥梁和建筑物的构造中。桁架被设计成承载作用在其平面中的负荷。因此，桁架常常作为二维结构被处理和分析。最简单的二维桁架包括在它们的端部处接合以形成三角形的三个构件。通过将两个构件连续地附加至简单的结构和新接头，可以获得较大的结构。
[0008]最简单的三维桁架包括在它们的端部处接合以形成四面体的六个构件。通过将三个构件连续地附加到四面体和新的接头，可以获得较大的结构。该三维结构已知为空间桁架。
[0009]如与桁架相反，框架通常也是静止的、完全约束的结构，但是具有带不沿着构件被引导的力的至少一个多力构件。机器是包含移动部件的结构并且被设计成传送和改变力。机器像框架一样包含至少一个多力构件。多力构件不仅能产生张力和压缩力，而且还产生剪切和弯曲。
[0010]常规的结构设计已被限制于抵抗单负荷类型的一维或二维分析。例如，工字梁被优化以抵抗弯曲并且管被优化以抵抗扭转。将设计分析限制于二维简化了设计过程但是忽视了组合加载。三维分析由于概念化和计算三维负荷和结构的困难而是困难的。事实上，许多结构必须能够抵抗多种载荷。现在利用计算机来模拟更复杂的结构。
[0011]高级的复合结构在过去20年来已经用于许多类型的应用。典型的高级复合材料包括利用连续高强度、高刚度取向的纤维增强的基质。纤维能被取向成获得在期望的方向上和平面中的有利的强度和刚度。适当设计的复合结构具有优于相似的金属结构的若干优点。复合材料可以具有显著更高的强度重量比和刚度重量比，因此得到较轻的结构。已经使用诸如长丝缠绕的制造方法来形成比可以由金属制造的结构快得多的结构，诸如箱或柱。复合材料由于制造灵活性的优点而通常能取代几个金属部件。
[0012]需要研制出抵抗屈曲并且吸收能量的单位质量承载能力增强的一种或多种结构构件以及由其制成的结构。
【发明内容】
[0013]根据一方面，提供了一种单位质量承载能力增强的能量吸收结构构件。所述结构构件包括:形成为期望形状的骨架的材料条；设置在所述材料条的侧面上的间隔开的凹口 ；以及抗拉材料，该抗拉材料绕所述骨架被编织成期望的织物并且被放置在所述凹口中。
[0014]根据另一方面，提供了一种单位质量承载能力增强的能量吸收结构构件。所述结构构件包括:长形骨架结构，该长形骨架结构包括多个材料条，其中所述多个条沿着或绕着所述骨架结构的共用中心轴线纵向地接合在一起并且具有相对于该同用中心轴线间隔开的长远边；以及间隔开的凹口，这些凹口设置在所述材料条上，以锚固待绕所述骨架结构被编织成期望的织物的抗拉材料。
[0015]根据又另一方面，提供了一种接合结构。所述接合结构包括单位质量承载能力增强的至少两个邻接的能量吸收结构构件以及将所述结构构件接合在一起的至少一个接头部件，其中每个结构构件均包括:长形骨架结构，该长形骨架结构包括多个材料条，其中所述多个条沿着或绕着所述骨架结构的共用中心轴线纵向地接合在一起，并且所述多个条的纵向远边相对于所述共用中心轴线间隔开；设置在所述材料条上的间隔开的凹口 ；以及抗拉材料，该抗拉材料绕所述骨架结构被编织成期望的织物并且被放置在所述凹口中。
[0016]根据又另一方面，提供了一种制造单位质量承载能力增强的能量吸收结构构件的方法。所述方法包括:将材料条形成为期望形状的骨架结构；在所述条的侧面上设置凹口 ；将抗拉材料放置在所述凹口中；以及绕所述骨架将所述抗拉材料编织成期望的织物。
[0017]根据又另一方面，提供了一种用于组装接合结构的成套部件。所述成套部件包括:一对前述的能量吸收结构构件；至少一个抗压缩构件，这至少一个抗压缩构件用于固定地安置在一对长形骨架结构的接合端部的大致对准的凹槽中并且将大致对准的所述凹槽接合，其中，所述长形骨架结构的端部具有互补轮廓并且每个凹槽均由每个骨架结构的端部的相邻条形成；以及用于绕所述骨架结构的邻接端部编织或缠绕的抗拉材料，其中，在组装时，所述长形骨架结构的端部由至少一个抗压缩构件以及所述抗拉材料形成的织物以期望的接合角度接合在一起。
[0018]根据又另一方面，提供了一种用于组装接合结构的成套部件。所述成套部件包括:一对前述的能量吸收结构构件；用于将所述结构构件的长侧面覆盖接合在一起的至少一个构型连接板；以及用于将所述连接板紧固至构件的邻近长侧面的多个紧固件，其中，在组装时，所述结构构件由将所述至少一个连接板紧固至邻接的结构构件侧面的所述紧固件接合
在一起。
[0019]根据又另一方面，提供一种将至少两个结构构件接合在一起的方法。所述方法包括提供单位质量承载能力增强的一对前面提及的能量吸收结构构件并且利用至少一个接头部件将所述一对结构构件接合在一起。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1示出了在结构构件经历任何加载之前的该结构构件的实施方式；
[0021]图2A至图2C示出了虽然已承受了骨架破坏但仍由织物和芯部保持紧密接近的结构构件的各种实施方式；
[0022]图3A至图3C示出了芯部破坏之后的结构构件的各种实施方式；
[0023]图4示出了结构构件的实施方式的剖视图；
[0024]图5A和图5B是结构构件的实施方式的局部侧视图，示出了凹口的细节和用来将织物粘附至骨架的粘合剂；
[0025]图6示出了在碳纤维复合实心管上进行的试验的结果；
[0026]图7示出了在Brockwell结构的一个实施方式上进行的试验的结果，未经编织的样品在压缩区域中借助正弦波形状在视觉上证明了能量吸收的多节点模式；
[0027]图8示出了在结构的实施方式上进行的试验的结果；
[0028]图9A至图9D示出了对结构的不同实施方式与管进行比较的附加的试验结果；
[0029]图1OA至图1OD示出了针对管和结构的不同实施方式所选择的机械参数的汇总；
[0030]图11示出了示例性结构构件的一部分的立体端视图，示出了根据一个实施方式的嵌入的中央芯部、骨架结构和放置在凹口中的织物；
[0031]图12是根据另一实施方式的示例性结构构件的局部侧视图，其中绳沿着条的远边延伸以抵抗凹口破坏传播；
[0032]图13是根据又另一实施方式的示例性结构构件的立体图；
[0033]图14是根据又另一实施方式的示例性结构构件的局部立体端视图；
[0034]图15A至图15E示出了根据一个实施方式的结构构件的示例性永久接合连接的构造的不同阶段；
[0035]图15F至图15G示出了根据另一实施方式的结构构件的示例性横向快速接合连接的构造的不同阶段；
[0036]图16A示出了以可滑动的方式安装在根据一个实施方式的结构构件的外部的示例性横向滑动接头的立体俯视图；
[0037]图16B示出了图16A的示例性横向滑动接头的立体后视图；
[0038]图17A示出了根据一个实施方式的用于成型骨架结构的处于闭合构造的示例性模具的剖视图；
[0039]图17B示出了根据一个实施方式的处于敞开构造的图17A的模具的剖视图；
[0040]图17C示出了根据一个实施方式的模具的剖视图，示出了图17B中所示的、处于敞开构造的成型段是如何被挤压在一起的；
[0041]图17D示出了处于敞开构造的模具的剖视图，其中成型段从图17C中所示的成型构造向外移动以释放所形成的骨架结构；以及
[0042]图18A至图18D示出了根据一个实施方式的结构构件的示例性T形接头连接的构造的不同阶段。[0043]附图标记列表[0044]1、中央芯部[0045]2、骨架[0046]3、凹口[0047]4、拉伸织物[0048]5、纵向绳[0049]6、凹口之间的间隔[0050]7、骨架材料/质量的移除[0051]8、高密度/阻燃泡沫填料[0052]9、收缩性覆膜或所涂敷的其他外部涂层[0053]10、保护性骨架外皮[0054]11、损害骨架构件[0055]12、结合剂(CA或其他粘合剂)[0056]13、能量吸收的多节点模式。在编织样品中转变到较高频率[0057]14、抗压缩树脂接头构件[0058]15、成形接头内的嵌入翼梁[0059]16、横向加强翼梁(X2)[0060]17、抗拉绑索[0061]18、模具横截面[0062]19、快速接头横向板/相异材料[0063]20、用于紧固的捕获织物的V型螺母和螺栓[0064]21、V型槽线性滑动接头[0065]22、特氟纶抗摩擦护套[0066]23、用于V型槽滑动接头的U型框架[0067]24、骨架上的栓系捆紧效果[0068]25、碳纤维或其他[0069]26、凯夫拉尔纤维或其他[0070]27、Zylon或其他[0071]28、骨架涂层、镀铝聚酯薄膜或其他[0072]29、接合板[0073]30、V型轮廓捕获螺母[0074]31、紧固螺栓[0075]32、将捕获螺母插入织物中[0076]33、用于骨架交叉的互补切口[0077]34、暴露的骨架V型轮廓[0078]35、骨架的远边[0079]36、材料条【具体实施方式】[0080]在下列描述中，为了说明而非限制目的，阐述了具体细节，诸如【具体实施方式】、过程、技术等，以便提供对本发明的全面理解。然而，对于本领域技术人员来说显然的是，本发明可以以脱离这些具体细节的其他实施方式来实施。
[0081]本申请中所述的技术特征能用来构造能量吸收结构构件(在下文也被称为 ^Brockwell结构”)的各种实施方式。
[0082]在一个提议中，单位质量承载能力增强的能量吸收结构构件具有形成为期望形状的骨架的材料条。在材料条的侧面上设置间隔开的凹口。抗拉材料绕骨架被编织成期望的织物并且被放置在凹口中。
[0083]通过提供位于材料条的侧面上的间隔开的凹口以及绕骨架结构被编织成期望的织物的抗拉材料，该结构抗屈曲并且吸收能量。轻质且高强度的结构可提供避免灾难性破坏的能力。
[0084]在另一示例中，单位质量承载能力增强的能量吸收结构构件具有包括多个材料条的长形骨架结构。所述多个条沿着或绕着所述骨架结构的共用中心轴线纵向接合在一起并且具有相对于共用中心轴线间隔开的长远边。在材料条上设置间隔开的凹口以锚固待绕骨架结构编织成期望的织物的抗拉材料。
[0085]在又另一提议中，接合结构包括由本文所述的一个或多个实施方式的一个或多个接头部件接合在一起的一个或多个实施方式的结构构件中的至少两个结构构件。
[0086]在又另一提议中，提供了制造单位质量承载能力增强的能量吸收结构构件的方法，其中材料条形成为期望形状的骨架结构。在所述条的侧面上设置凹口。抗拉材料被放置在所述凹口中并且绕所述骨架被编织成期望的织物。
[0087]在又另一提议中，成套部件被设置用于组装本文所述的实施方式的结构构件。
[0088]在又另一提议中，成套部件被设置用于组装本文所述的实施方式的接合结构。
[0089]在一个提议中，前述成套部件中的一个或多个部件与用于指示使用者如何组装这些部件的合适的媒体上承载的指令一起被设置在盒中。
[0090]现在将参照附图，在这些附图中，实施方式的各个元件将被给予附图标记并且将结合附图讨论实施方式，从而使得本领域技术人员能够制造并使用本发明。
[0091]对部件、过程步骤和其他元件的具体说明并不旨在进行限制。此外，要理解的是， 当参照另选图时，相同的部件具有相同的附图标记。将进一步注意的是，附图是示意性的并且提供为用于引导有技术的读者并且不必按比例绘制。而且，各种绘图比例尺、长宽比以及图中所示的部件的数量可以被有意变形以使某些特征或关系更容易理解。
[0092]附图中的图1至图5B描绘了 Brockwell结构的实施方式。该结构构件具有包括多个材料条36的长形骨架结构2。在这些图中，长形骨架结构是直长度构件，但是在其他示例中，长形骨架结构可以是弯曲长度构件，或者甚至是环形构件。多个条36沿着或绕着共用中心轴线纵向接合在一起并且具有相对于共用中心轴线间隔开的长远边35。每个条均是具有圆形切口的平面条，但在其他实施方式中一个或多个条可以具有带有或不带有切口的其他轮廓。
[0093]在图1至图5B的示例中，结构构件具有4个平面条36，这4个平面条相等地间隔开而使得骨架结构具有十字形横截面。条的数量和/或骨架结构横截面在其他实施方式中可以是不同的。举例来说，构件可以具有布置成具有Y形横截面的骨架结构的3个平面条，或者构件可以具有布置成具有T形横截面的骨架结构的2、3或4个条等。
[0094]在材料条36上设置间隔开的凹口 3。如图5A和图5B中最佳示出的，凹口 3沿着条的远边35间隔开。在其他实施方式中，凹口可以设置在条的其他位置中。凹口 3作为用于抗拉材料4的锚固点，该抗拉材料4放置在凹口中并且绕骨架结构被编织成期望的织物。 该织物被预拉伸并且凹进成与条的远边35齐平或位于该条的远边内。然而，在其他实施方式中，织物可以突出超过远边并且不需要被预拉伸。在图1至图5B中所示的结构构件的示例中，抗破坏传播材料的中央芯部I嵌入骨架结构2中并且沿着共用中心轴线延伸。在纵向延伸的条中也形成有破坏传播材料5。结合剂或其他粘结剂12将织物4粘结至凹口 3。 结合剂12帮助防止织物4滑动并且借助其他锚固点和中央芯部I将应力分配在整个结构构件梁上。在另一实施方式中，结合剂被省除。
[0095]如下面将更详细地说明的，条材料和织物抗拉材料被选择成提供期望的能量吸收和承载能力特性。在图1至图5B的示例中，每个材料条均是刚性的弹性材料，在该具体情况下，为树脂预浸碳纤维，但是也可以设想到其他材料，诸如但不限于可回收利用或不可回收利用的塑料或玻璃。条和所形成的骨架结构能由借助负荷保持其形状的任何材料制成。虽然能够显示压缩特性和拉伸特性的材料条对于结构构件更有益，但是在其他实施方式中， 也可以设想仅显示压缩或拉伸的材料。
[0096]织物抗拉材料4是凯夫拉尔纤维但是也可以设想到其他抗拉材料，例如Zylon。结合剂12可以例如是氰基丙烯酸盐胶粘剂或者环氧树脂。中央芯部I由Zylon制成，但是可以采用另选的抗破坏传播材料。抗破坏传播元件5也可以是Zylon或其他抗拉材料。中央芯部I可以是取决于结构构件的期望特性的拉伸材料或松弛材料。在其他实施方式中，中央芯部I可以被省除。
[0097]由碳管和碳棒制成的接头由于机械固定装置和胶粘剂的使用而倾向于变弱。当材料破裂时，它们倾向于以猛烈方式变弱，这导致这些部件的分离和完全破坏。如本文上面所述的，一个实施方式的结构由每单位质量超轻和超强的梁和纤维两者制成的建筑材料。另外它们具有下列特性:
[0098]?轻质
[0099]?比管结构具有更好的能量吸收性
[0100]?与相似质量的管一样的标`准化抗弯刚度(刚性)
[0101]?通过限制在较高频率模式下发生屈曲而具有较高的屈曲负载
[0102]表1中示出了 Brockwell结构与常规建筑材料的比较
[0103]
【权利要求】
1.一种单位质量承载能力增强的能量吸收结构构件，所述结构构件包括:形成为期望形状的骨架的压缩材料条；设置在所述压缩材料条的侧面上的间隔开的凹口 ；以及抗拉材料，该抗拉材料绕所述骨架被编织成期望的织物并且被放置在所述凹口中。
2.根据权利要求1所述的结构构件，其中，所述压缩材料是碳纤维。
3.根据权利要求1所述的结构构件，其中，所述抗拉材料是凯夫拉尔纤维。
4.根据权利要求1所述的结构构件，该结构构件还包括由Zylon制成的内部绳形成的嵌入芯部。
5.根据权利要求1所述的结构构件，其中，所述织物的图案根据结构需要而变化。
6.根据权利要求5所述的结构构件，其中，所述织物的角度在0°至180°之间变化。
7.根据权利要求1所述的结构构件，该结构构件还包括被插入芯部中的高密度泡沫填料。
8.根据权利要求1所述的结构构件，该结构构件还包括位于该结构构件上的涂层。
9.根据权利要求8所述的结构构件，其中，所述涂层是抗紫外线的。
10.根据权利要求9所述的结构构件，其中，所述涂层包含金属。
11.根据权利要求1所述的结构构件，其中，防止了完全灾难性破坏。
12.—种单位质量承载能力增强的能量吸收结构构件，所述结构构件包括:` 长形骨架结构，该长形骨架结构包括多个材料条，其中这多个材料条沿着或绕着所述骨架结构的共用中心轴线纵向接合在一起并且具有相对于所述共用中心轴线间隔开的长远边；以及 间隔开的凹口，这些凹口被设置在所述材料条上，以锚固待绕所述骨架结构被编织成期望的织物的抗拉材料。
13.根据权利要求12所述的结构构件，该结构构件还包括绕所述骨架结构被编织成期望的所述织物并且被放置在所述凹口中的所述抗拉材料。
14.根据权利要求13所述的结构构件，其中，所述材料条包括由刚硬的弹性材料制成的条。
15.根据权利要求14所述的结构构件，该结构构件还包括由抗破坏传播材料制成的中央芯部，所述中央芯部被嵌入所述骨架结构中并且沿着所述共用中心轴线延伸。
16.根据权利要求15所述的结构构件，其中，所述结构构件是多层复合材料结构构件，其中所述条的材料、所述嵌入芯部的材料和所述织物的材料被选择为提供多重加载阶段的结构构件。
17.根据权利要求15所述的结构构件，其中，所述嵌入的中央芯部包括由抗拉材料制成的嵌入芯部。
18.根据权利要求15所述的结构构件，该结构构件还包括将所述织物粘合到所述凹口的结合剂。
19.根据权利要求13所述的结构构件，其中，所述凹口沿着所述条的远边间隔开。
20.根据权利要求19所述的结构构件，其中，放置在所述凹口中的所述织物被凹进成与所述条的所述远边齐平或位于所述条的所述远边内。
21.根据权利要求20所述的结构构件，其中，在所述条中靠近所述凹口形成有抗破坏传播材料，以抵抗凹口破坏的传播。
22.根据权利要求21所述的结构构件，其中，所述抗破坏传播材料包括抗拉材料。
23.根据权利要求15所述的结构构件，其中，所述嵌入的中央芯部是张紧的或是松弛的。
24.根据权利要求13所述的结构构件，其中，所述织物的抗拉材料包括凯夫拉尔纤维。
25.根据权利要求13所述的结构构件，其中，所述织物的抗拉材料被预拉伸。
26.根据权利要求13所述的结构构件，其中，所述材料条包括由碳纤维、玻璃或塑料制成的条。
27.根据权利要求13所述的结构构件，其中，所述骨架结构具有从包括X形、十字形、T形和Y形的横截面组中选择的横截面。
28.根据权利要求13所述的结构构件，该结构构件还包括长形通道，在该长形通道中用于承载液压部件、气动部件和/或电动部件。
29.根据权利要求13所述的结构构件，该结构构件还包括插入这些条之间的高密度耐火泡沫填料。
30.一种接合结构，所述接合结构包括: 单位质量承载能力增强的至少两个邻接的能量吸收结构构件，其中，所述结构构件中的每个结构构件均包括:包括多个材料条的长形骨架结构，其中所述多个条沿着或者绕着所述骨架结构的共用中心轴线纵向接合在一起，并且所述多个条的纵向远边相对于所述共用中心轴线间隔开；设置在所述材料条上的间隔开的凹口 ；以及抗拉材料，该抗拉材料绕所述骨架结构被编织成期望的织 物并且被放置在所述凹口中；以及 将所述结构构件接合在一起的至少一个接头部件。
31.根据权利要求30所述的接合结构，其中，所述至少一个接头部件包括将所述骨架结构的邻接部分紧固在一起的至少一个抗压缩/抗拉伸构件。
32.根据权利要求30所述的接合结构，其中，所述至少一个接头部件包括绕所述骨架结构的邻接部分编织或缠绕的抗拉材料。
33.根据权利要求32所述的接合结构，其中，绕所述邻接部分编织或缠绕的所述抗拉材料设置在一树脂件中。
34.根据权利要求30所述的接合结构，其中，所述长形骨架结构中的一个长形骨架结构的端部接合到所述长形骨架结构中的另一个长形骨架结构的端部，所述骨架结构的接合端部具有互补轮廓，并且由一个骨架结构的接合端部的相邻条形成的至少一个凹槽与由另一个骨架结构的接合端部的相邻条形成的至少一个凹槽大致对准。
35.根据权利要求34所述的接合结构，其中，所述至少一个接头部件包括抗压缩构件，所述抗压缩构件固定地安置在大致对准的所述凹槽中并且将大致对准的所述凹槽接合在一起。
36.根据权利要求35所述的接合结构，该接合结构还包括至少一个接头抗压缩树脂构件，这至少一个接头抗压缩树脂构件设置在由接合在一起的所述骨架结构的端部凹槽形成的至少一个内角部中。
37.根据权利要求30所述的接合结构，其中，所述至少一个接合部件包括覆盖至少一对邻接构件长侧面的构型连接板以及将该连接板紧固至所述邻接构件长侧面的多个紧固件。
38.根据权利要求37所述的接合结构，其中，所述紧固件包括与相应的第二紧固件部件匹配的第一紧固件部件，所述第二紧固件部件在所述邻接构件长侧面中的每个长侧面上被保持在形成于相邻条之间的凹槽中。
39.根据权利要求38所述的接合结构，其中，所述第二紧固件部件和所述凹槽具有互补轮廓，其中所述第二紧固件被覆盖所述凹槽的所述织物保持安置在所述凹槽中并且所述板覆盖所述织物。
40.根据权利要求39所述的接合结构，其中，每个第一紧固件均包括螺钉或螺栓，每个第二紧固件均包括相应的螺母，并且每个螺钉或螺栓均被接收在形成于所述板中的相应通孔中并且被旋拧或栓接至由所述织物捕获在所述凹槽中的所述相应的螺母，以使得所述板将所述骨架结构的长侧面连接在一起。
41.根据权利要求40所述的接合结构，其中，所述凹槽是V型轮廓凹槽，所述螺母是V型轮廓螺母，并且所述V型轮廓螺母装配到所述凹槽中，从而防止所述螺母在所述V型凹槽中旋转。
42.根据权利要求37所述的接合结构，其中，所述板由所述紧固件以可释放的方式紧固至所述长侧面。
43.根据权利要求37所述的接合结构，其中，所述连接板和邻接的所述长侧面大致共面。
44.根据权利要求30所述的接合结构，其中，所述材料包括碳纤维。
45.根据权利要求32所述的接合结构，其中，绕接合部分编织的所述拉伸材料包括凯夫拉尔纤维。
46.根据权利要求30所`述的接合结构，其中，所述骨架结构中的每个骨架结构还包括沿着所述共用中心轴线延伸的由抗破坏传播材料制成的嵌入的中央芯部。
47.根据权利要求46所述的接合结构，其中，所述嵌入的中央芯部包括由抗拉材料制成的嵌入芯部。
48.根据权利要求30所述的接合结构，其中，该接合结构还包括将所述织物粘合至所述凹口的结合剂。
49.根据权利要求30所述的接合结构，其中，放置在所述凹口中的所述织物被凹进成与所述条的远边齐平或位于所述条的远边内。
50.根据权利要求30所述的接合结构，其中，在所述条中靠近所述凹口形成有抗拉材料，以抵抗凹口破坏的传播。
51.一种制造单位质量承载能力增强的能量吸收结构构件的方法，该方法包括: 将材料条形成为期望形状的骨架结构； 在所述条的侧面上设置凹口； 将抗拉材料放置在所述凹口中；以及 绕所述骨架将所述抗拉材料编织成期望的织物。
52.根据权利要求51所述的方法，该方法还包括在所述骨架结构中嵌入由抗拉材料制成的芯部。
53.根据权利要求51所述的方法，该方法还包括涂敷结合剂以将所述织物粘附至所述凹口。
54.根据权利要求51所述的方法，其中，在所述条的侧面上设置凹口的步骤包括对所述条的远边进行开口，使得待被放置在所述凹口中的抗拉材料与所述远边齐平或者凹进在所述远边内。
55.根据权利要求51所述的方法，该方法还包括在所述条中靠近所述凹口形成抗拉材料，以抵抗凹口破坏的传播。
56.根据权利要求51所述的方法，其中，将材料条形成为期望形状的骨架结构的步骤包括将碳纤维条形成期望形状的所述骨架结构。
57.根据权利要求51所述的方法，其中，将材料条形成为期望形状的骨架构件的步骤包括: 将材料成型为沿着或绕着共用中心轴线纵向接合在一起的条，其中所述条的长远边相对于所述共用中心轴线间隔开。
58.根据权利要求51所述的方法，其中成型所述材料包括: 将一定长度的材料供给到敞模中，该敞模具有多个长形模具段，这多个长形模具段以矩阵的方式并排地纵向布置并且绕着中心共用轴线彼此间隔开； 将所述多个长形段朝着所述中心共用轴线向内一起移动以将所述材料成形为沿着或绕着所述共用中心轴线纵向接合在一起的条，其中所述条的长远边相对于所述共用中心轴线间隔开； 固化所述材料； 移开所述多个长形段以打开所述模具；` 从所述敞模移除所述骨架构件。
59.根据权利要求58所述的方法，其中，供给一定长度的材料的步骤包括: 对于每个模具段，提供横截面与成型段的成型表面的轮廓互补的相关联的长形纤维材料层；并且 将所述相关联的长形层的组一起纵向嵌套在所述模具内以与相应的所述模具段成型表面对准。
60.根据权利要求59所述的方法，其中，所述长形模具段具有L形内轮廓表面并且纵向布置成2X2矩阵；所述长形层具有L形横截面；并且所述期望形状的骨架具有十字形横截面。
61.根据权利要求60所述的方法，其中，所述纤维材料包括预浸溃碳纤维。
62.根据权利要求58所述的方法，该方法还包括将由抗拉材料制成的绳放置在所述敞模中而与嵌套材料层相邻并且与形成在所述模具段中的互补凹槽对准。
63.一种用于组装接合结构的成套部件，所述成套部件包括: 一对单位质量承载能力增强的能量吸收结构构件，每个结构构件均包括:具有多个材料条的长形骨架结构，其中所述多个条沿着或绕着所述骨架结构的共用中心轴线纵向接合在一起并且具有相对于所述共用中心轴线间隔开的长远边；设置在所述材料条上的间隔开的凹口；以及抗拉材料，该抗拉材料绕所述骨架结构被编织成期望的织物并且被放置在所述凹口中； 至少一个抗压缩构件，这至少一个抗压缩构件用于固定地安置在一对所述长形骨架结构的接合端部的大致对准的凹槽中并且将大致对准的所述凹槽接合，其中，所述长形骨架结构的端部具有互补轮廓并且每个凹槽均由每个骨架结构的端部的相邻条形成；以及 用于绕所述骨架结构的邻接端部编织或缠绕的抗拉材料， 其中，在组装时，所述长形骨架结构的端部由所述至少一个抗压缩构件以及所述抗拉材料形成的织物以期望的接合角度接合在一起。
64.根据权利要求62所述成套部件，该成套部件还包括抗压缩树脂件，所述抗压缩树脂件用于将所述至少一个抗压缩构件设置在由接合在一起的所述骨架结构的端部凹槽形成的角部内。
65.一种用于组装接合结构的成套部件，所述成套部件包括: 一对单位质量承载能力增强的能量吸收结构构件，每个结构构件均包括:具有多个材料条的长形骨架结构，其中所述多个条沿着或绕着所述骨架结构的共用中心轴线纵向接合在一起并且具有相对于所述共用中心轴线间隔开的长远边；设置在所述材料条上的间隔开的凹口 ；以及抗拉材料，所述抗拉材料绕所述骨架结构被编织成期望的织物并且被放置在所述凹口中； 用于将所述结构构件的长侧面覆盖接合在一起的至少一个构型连接板；以及 用于将所述连接板紧固至所述结构构件的邻接的所述长侧面的多个紧固件， 其中，在组装时，所述结构构件由将所述至少一个连接板紧固至邻接的结构构件侧面的所述紧固件接合在一起。
66.—种将至少两个结构构件接合在一起的方法，所述方法包括: 提供单位质量承载能力增强的一对能量吸收结构构件，每个结构构件均包括:具有多个材料条的长形骨架结构，`其中所述多个条沿着或绕着所述骨架结构的共用中心轴线纵向接合在一起并且具有相对于所述共用中心轴线间隔开的长远边；设置在所述材料条上的间隔开的凹口 ；以及抗拉材料，所述抗拉材料绕所述骨架结构被编织成期望的织物并且被放置在所述凹口中； 利用至少一个接合部件将所述一对结构构件接合在一起。
【文档编号】E04C3/02GK103518025SQ201280021468
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年3月3日 优先权日:2011年3月4日
【发明者】M·I·布罗克韦尔 申请人:M·I·布罗克韦尔