纤维增强复合材料结构的新颖而有效的改进及其制造方法

专利名称：纤维增强复合材料结构的新颖而有效的改进及其制造方法
背景技术：
应用增强复合材料来生产结构部件当前已很普遍，特别是用在需要追求轻量、结实、韧性、耐热、自支承、适于形成和成形等特性的用途中。这类部件例如用在航空、航天、人造卫星、电池、娱乐(如赛艇和赛车)以及其他方面。
先有技术中已知，这类部件通常包括嵌埋在基质材料中的增强材料。这种增强部件可以由例如玻璃、碳、陶瓷、芳族聚酰胺(例如KEVLAR)、聚乙烯之类材料，或是由具有所述物理、热、化学和/或其他性质而其中主要是抗应力破坏的高强性质的材料制成。通过使用这种最后会成为完工部件的组份的增强材料，就能赋予此成品复合部件以所需的增强材料特性例如很高的强度。这种组份增强材料可以是下述具体形式任意的一种或多种纤维本身、单丝、多丝、纱、加捻丝束或不加捻丝束或是由纤维和/或其他形式的连续体产生出的纱条。就这样，它们可以形成垫、阵列结构或其他组合形式，和/或它们可以是织造的、针织的或以其他方式定向成用于增强预制件的所需构型和外形。在任何情况下，常常需要特别注意确保可最佳地利用选择组份增强材料时所依据的性质，例如后面所描述的使这类材料取向的性质。用作本发明范围内复合结构中组件的增强材料，在其可取的所有各种组成、形式和构型中(包括但不限于上面列述的和本文件在其他处涉及的)，在此都称为“增强预制件”。通常，这种增强预制件与基质材料结合形成所需的成品部件或为最终生产成品部件而生产的加工坯料。
在选择用来制造这种增强预制件的材料中常需追求的性质之一便是高强度。但是，具有这种性质的材料的典型特征则是，它们在有效范围内的最高强度是在其组份纤维或丝的长轴线方向。因此，在实际制造这种增强预制件时是使其组份材料定向成让这些材料的长轴线基本上处于成品部件受力的同一方向。由于这样的力可以是单向的，在某些应用中，此增强材料通常在两或多层的层压件中可取多个方向，以使成品部件能在多于一个方向上，甚至是在准备向同性点上具有强度性质。这样，可以主要由其长轴线取这些力的方向的纤维来产生这样的力，由此能增强复合结构的组份，赋予它们最高的载荷本领。上述原理也可用来生产这类增强材料的长而连续的形式，如在形成纱、线或其他连续体时，后者例如是用来将部件缝合到一起的以及用在形成期望主要在选定的方向上承受力的片料或带料中的。这类取缝线或纱的形式的连续体可以形成为松散结构的丝束或条带，其中的组份纤维按长的铺设长度组合，使得绝大部分组份纤维的长轴线尽可能地平直且与此连续体的长轴线基本平行，由此来提高连续体在此长轴线方向的强度承载能力。类似地，在片料或带料中，绝大部分组份材料，不论其取何形式(例如独立的纤维、连续体、单垫或重叠式垫中的纤维、丝束、条带等)，通常都可基本上取预期方向，沿此方向可把高强特性赋予增强预制件以及它将成为其中一部分的部件。
在构成了所需的增强预制件后，可将基质材料引入其中，使得此增强预制件通常包围于基质材料中，而基质材料填满增强预制件组份单元间的空隙区。基质材料可以是下述广泛一类材料的一种，如环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、陶瓷、碳和/或其他的同样具有所需物理、热、化学和/或另外性质的材料。选用作基质的材料可以与增强预制件的相同或不同，并且可以具有或不具有类似的物理、化学、热或其他性质，因为在使用复合材料时通常追求的目标首先是要在成品中实现单凭一种组份材料不能实现的组合特性。经组合后，增强预制件和基质材料然后便可通过热固化或其他实质上已知的方法固化和稳定化，然后再进行其他的为形成所需部件而需的种种作业。在此应特别注意，经过上述固化处理后而固化的基质材料团块常会牢牢地粘附于增强材料(例如增强预制件)上。结果，作用到成品部件上的应力，特别是通过其在纤维间起到粘合剂作用的基质材料，便可以有效地转移到此增强预制件增强用的组份材料上并为其承载。
常常需要生产出这样的部件，它的构型不同于下述的简单几何形状。例如(实质上的)片、带、矩形或方形件等。实现这种目的的方法之一是把这类基本几何形状组成所需的较复杂形式。典型的一种组合方式是把按上述方法形成的增强预制件相互按某种角度(通常是直角)结合。相结合的增强预制件的这种按角度布置的通常用途是去建立为形成增强了的增强预制件所需的形状，例如包括有一或多个端壁或“T”形的交会形式，或是去增强此增强预制件和复合结构的最终组合件，在此组合件上当其暴露于外力如压力或张力的影响下时，能反抗偏转或破裂。在任何情形下，应考虑使组份部件之间的各种接合形式尽可能地结实以反抗由于有力作用于其上而将其拉开。不然，假定增强预制件组份本身具有所需的很高强度，则与各组合件相比弱的接合形式其本身会在结构“链”中最终形成一个“弱的链节”。这种相交构型的一个例子是，两个组合的部件之一是细长的扁平肋状件，它相对于另一平片形的部件大致按直角取向并通过它的中跨位置。这种结构中常常追求的一个目标是，去抑制或完全防止上述平片件由于有沿该增强肋状件的宽向作用于其上的压力为作有害的偏转或是破裂。第二个例子是其目的仅仅是在相交部件(例如平片件本身、片件与带件或其他形状等)间提供这样的接合形式，使其不会因有力沿背离一个部件的方向作用于相交的另一个部件上而破裂。
为了制成上述接合形式，过去已提出了种种建议。曾提出形成并固化一片状片和一与其相互分开的斜的加强件，使后者具有单一的片接触面或在一端分叉形成两个岔开的共平面的片接触面。然后用热固化的粘合剂或其他粘合材料将此加强件的片接触面同另一部件的接触面粘合，而将这两个部件结合。但当有张力作用到此复合结构上时，在不能接受的低值负荷下就会造成“剥离”力使此加强件与板件在其界面处分开，这是因为此接合的有效强度是基质材料的而并非粘合剂的。
在提出如何使组份部件间的接合形式或接合的强度最大以免这两个部件分开时，需要考虑到尽管增强纤维本身常具有这样的(以及其他的)特征，即特别是在其长向或线性尺寸上具有反抗所施加的力的很大强度。但用于这类用途的种种基质材料在任何可与增强预制件增强纤维的方向相比的方向上则不具有强度。通常选择基质材料时主要是这样一些质量问题，例如能使增强纤维相互粘合可在其间传递力以及化学与热的稳定性的问题，而其中应优先考虑的高强度则被放在次要地位。事实上，正如前面指出的，在复合材料中采用增强组份的目的首先是要将这种复合结构的强度特征提高到远超过只用基质材料时所能达到的。这样，依赖于基质材料本身的接合强度是不足以用于达到上述目的的。
在这类部件的界面上用金属螺栓或铆钉也是不可接受的，这是由于添设这种连接件至少会部分地破坏和减弱此复合结构本身，增加重量并在这类添加件和其周围材料间造成例如热膨胀系数差等。
解决上述问题的另一种方法是根据这样的想法采用下述一类方法将高强纤维引入并通过接合区，即将两部件之一缝合到另一部件上，同时借助此缝线将这种增强纤维引入并通过接合位置。这类方法中之一示明于美国专利NO.4331495及其方法部分相对应的美国专利NO.4256790中(在此参考了这两份专利以及其中列举的参考文献)。这两份专利公开了在第一和第二复合片件间通过由粘合剂粘合纤维层而形成的接合。第一片件依先有技术方式在一端分叉形成两个岔开的共平面的片接触面，通过在这两个片件间缝合未固化的挠性复合线使这两块片件结合。片件与线是“共固化的”，即同时固化的。这种方法已证明是不适当的，因为此后的努力清楚地证明能有效地解决此同一的接合强度问题。
这方面的努力有代表性的是美国专利NO.5429853中所公开的方法。这份专利提出了在片件和增强肋形式的两增强复合部件间形成接合的方法。这种片件和增强肋的形式还根据了先有技术的原理，使它们之一取细长带形，线状地斜弯使其具有片接触的支承凸缘，它与此增强肋的其余部分相连接而形成加固凸缘。正如其中所公开的，可将两个这样的肋状件以其加固凸缘背对背而相互结合。这样能有效地形成在其创造的“T”形顶端两侧具有片接触面的分叉件。不管采用上述哪一种变型，增强肋的支承凸缘都是放在与片件面贴邻的位置，然后用垂直插过此片件并进到增强件内的纤维“丝”或线将此肋与片件结合，上述插入的丝的某些进入此“加固凸缘”的主体即加固肋的垂直于此片件平面的部分并与之对准。所宣称的效果是有一些由上述丝引入的纤维从片件延伸到增强肋的加固凸缘部分。这种先有技术的结构虽然对某些应用可能有效，但并未显示出有所需值的强度来防止由于两个增强的组份部件相互分离的结果而导致这类接合形式破坏。
分此，本发明的目的之一在于提供装置，对于用在纤维增强的复合材料结构中的增强预制件，在它们之间实现接合。
本发明的另一目的在于提供装置，用来于实施形式中达到上述目的，其中所述的增强预制件相互相对成倾斜地配置。
本发明的又一个目的在于提供用来实现一或多个上述目的的装置，其中所述的接合改进了抗破坏能力。
发明概述通过实施本发明可以达到所希望的目的，本发明的实施形式包括用于此纤维增强复合材料结构的增强预制件及其制造方法。此增强预制件包括第一和第二增强预制件，其中包括取所需定向的组份强度增强纤维。此第一增强件具有的横切纤维表面沿至少某些所述的组份强度增强纤维作横向延伸，而此表面邻贴上述第二增强件一选定的表面，在其间形成接合面。接合面强度增强纤维可以通过纤维的连续体如纱或丝于原位有选择地引入，而延伸通过所述第二增强件的至少一部分及其所述的选定的表面区、所述接合面、所述横切纤维表面而进入前述第一增强件，且基本上取向成朝向横切上述横切纤维表面的所述组份强度增强纤维中的至少某些。
附图简述本发明可以从下面的描述和权利要求书，并从附图中获得理解，附图中

图1是先有技术一实施形式的横剖图；图2是本发明一实施形式的横剖图；图3是图1所示先有技术的实施形式的横剖图；图3A是图3一部分的放大图；图4是图1所示先有技术实施形式的部分的横剖图；而图5是本发明另一实施形式的横剖图。
最佳实施例的描述已参考了美国专利NO.4331495及其方法部分相对应的美国专利NO.4256790。这两份专利公开了由粘合剂粘合的纤维层在第一和第二复合片件形成的接合部。此第一片件在一端分叉，按先有技术形成了两个岔开的共面片件接触面，并通过未固化的挠性复合丝的缝合而与第二片件成为组合件，再使这一组件“同固化”即同时固化而相结合。在此我们将会看到，这两份专利参考文献并未公开结构特点与性能特征，而这是使本发明与其先有技术的唯一不同之处。更确切地说，从结构上看应知，根据这两份专利的组份部件的相交情形(1)常常涉及到具有端部的部件，它们的取向转过90°，以便给相关部件提供接触面；(2)并未设想到将增强纤维定位成使其能通过所接合的两个部件的接合部之间，从所接合的两部件之一进入另一部件的增强纤维之间且与之基本平行。这一点在性能和在结构方面的重要性可由以下的讨论中看到。
在此还参考了美国专利NO.5429853。如图1所示，此专利例如公开了取片件2和增强肋3形式的增强复合部件的接合部。肋3也是根据先有技术的原理的，即它是由一或两个肋件制成，而每个肋件沿其长向尺寸弯成90°，将肋3形成支承凸缘3A部和增强凸缘3B部。由此，肋3既可用作单个这样的肋，也可如图1所示用作两个这样的肋，它们的增强凸缘已背对背结合，有效地产生出跨过“T”顶部两头的在一端分叉成两个“支承凸缘”或片接触面3A的肋结构。不论是单肋或双肋形式，从本发明来看结构差别时，所引的两个专利的实施形式与所有其他先有技术的专利文献的结果都是相同的，即在两个组份部件间的接合部常常涉及到使所接合部件之一的端部转过90°来重新定位，以便为它提供与相关部件的表面相接触的表面。即使不论其他结构上的不同，从本发明的讨论和描述中也还将看到，本发明的实施形式在结构上确是不同于先有技术参考文献中所述及的。还将看到，这种不同使得本发明能够优越地形成这样的结合，它与先有技术所能实现的结合相比，具有可以证明的实质上高得多的能反抗接合部断裂而致所结合的增强件相互分开的强度。
本发明实施形式的结构特点可从图2所示的实施例上看到。图2示明一可用于制造纤维增强复合结构的增强预制件10，它包括有作为其相关组份部件的第一增强预制片12，后者为第二增强预制片14于中跨处相交。如图2所示，这两个组份部件取向成基本上相交成直角。但应认识到，本发明的优点在此可以实现到许多其他的实施形式、接合状况(例如增强肋、端部或中心壁的相交等)以及例如在结合的预制件间的交角方面。但在图2中需要特别注意的是“横切纤维边缘表面”18，它构成了片14的触面，在此接触面上贴靠着相关部件12表面上的选择部20，在其上，这两个部件12、14便由借助线、纱或其他连续件16引入此接合区的增强纤维相互结合。
应该注意到，以所引的先有技术参考文献与本发明相比，没有哪个提到的先有技术公开了用在纤维增强复合结构制造中的增强预制件，这里的两个比邻贴靠的增强预制件部件通过从这两个部件之一将穿过接合区的增强纤维引入到另一部件之中而相互接合，其中所述的比邻贴靠是在此两部件之一的横切纤维边缘面和另一部件的一部分表面之间。如后面将要表明的，本发明的这种特点不仅仅是在结构上与前述先有技术的不同，更在于这种不同具有重要的意义，因为它形成了远比用先有技术原理所能达到的要结实得多的接合部。
应该认识到，这里所用的一些词是具有下述意义的“基本上”一词在把它用到事件的条件或状态上时，是指会由此有状态或条件的变化，但是这种变化不会使产生的结果显著地或本质上地不同于没有这种变化时可能发生的结果。
“横切纤维”一词是指对于为提高自身强度而于此增强预制件所包括的纤维，横切它们的总的方向并与之相交。“横切纤维”虽可相对于上述总方向基本成直角，但也可不同于这一取向。
“横切纤维表面”一词是指增强预制件或其部件的沿“横切纤维”方向延伸的表面。
连续件16尽管在图2中所示为一简单的倒U字形，但它可以取广泛的种种形式与构型中的任意一种，包括(但不限于)直接插入式的、由线状或纱状的成组纤维(例如条形或带形)连续地缝合，以及可以有选择地由选用于此复合增强材料相同的材料制成。通常，这种缝合线可以沿相交增强部件的方向延伸。因为正是在此方向发生比邻贴靠。总之，目的是不论用什么手段而要把增强纤维导引通过增强预制件的两个组份部件间的接合部，以在它们之间的接合中赋予其高强度。一旦使本身已知的基质材料恰当地引入到增强预制件的空隙和周围后，就会有“胶合”效应亦即将表面粘附到端部上，而至少会使接合部桥连纤维粘附到这两个增强预制件部件本身上。此外，这种接合部抗破裂的整体性则主要成为此将增强预制件的两个部件互连以抵抗应力的接合部桥连纤维本领的功能，这是因为如前所述，与增强纤维的材料相比，基质材料的这种强度较弱。
暂且不论本发明与所引先有技术间在结构上的差别何以会产生显著不同的结果，下面先描述一些试验结果，它们证明了这种差别所产生的结果，同时证明了这种差别对于在增强复合结构中增强预制件的两个组份部件间获得所需的高得多的强度结果是互为关键的。
例子基本上按美国专利NO.5429853所公开的如图1所示形式构制了五个试样。还基本上依据本发明且如图2所示制备了五个试样。对于所有试样，在各种情形下都配备基本一致的模具和其他装置，以使它们能适应试验设备，且尽可能地使试验结果在测定各接合部的强度时不受外来因素的影响。这些试样具有基本一致的尺寸与大小，制备中采用了一致的碳纤维用于增强和接合以及基本相同质量、尺寸和其他组成与物理性质的环氧树脂基质材料。同时这些试验是在基本一致的试验条件下进行。缝合时是取增强肋的长轴线方向，而且使所试样的针迹密度相同。在进行了上述准备后，在Instron No.4206试验机中和0.2″/min的十字头速度下，对试样的接合部作了应力试验。根据美国专利No.5429853的试样所作的试验结果列于表I，而根据本发明的这种结果则列于表II，表中对各个试样给出了它们在破裂时的最大载荷(磅)。
表I试样号 最大载荷(lb)A1 1624.0A2 1661.0A3 1402.0A4 1602.0A5 1439.0平均值 1546.0标准差 117.0表II试样号 最大载荷(lb)T2-1 2933.0T2-2 3104.0T2-3 3028.0T2-4 2754.0T2-5 2862.0平均值 2936.0标准差 137.2总之，这些试验表明，根据本发明原理所形成的接合部其强度相当于按美国专利No.5429853的原理所制接合部的约2倍。
从以上所述可知，实施本发明可以具有显著的优点。至少产生这些优点的原因，下面的说明是在不受任何理论约束下所作的可能性解释。
首先参考图3与3A所示的先有技术的实施例，可以看到，它一般具有附图1所示的相同结构，其中的部件间的基本接合构型类似于分叉接合部，它同样也示明于美国专利No.4256790和No.4331495中，也是由这两份专利给出了它的设计的，其中所示实施形式的特征是，在从增强凸缘3A到支承凸缘3B(或它们的结构等效件)的过渡区的外表面处形成倒圆，而这是由支承凸缘3A弯离部件3的增强凸缘3B(在此)约90°所形成的。由于有这样一个圆弧的弯曲部，不管其曲率半径多小，也会在部件3的这对弯曲部的顶部与部件2的下侧面间形成某种尺寸的间隙。(自然，在这种分叉形式中，两个组份部件的两个弯曲部之间便形成了间隙。但要是采用的是单一的这种部件，就不会有这种间隙，然而以后可以看到，这种结构潜在的强度缺陷方面的结果同样会出现于上述分叉形式中)。实际上，这种间隙通常以一般表现出低硬度的复合填料充填，其功能在于阻止基质材料引入到预制件时不会在此间隙中形成为大的连续团块。此外，从图3与3A还可看到，取决于连续丝4A、4B、4C相对于分叉线在此相交的预制件部件构型的位置，这各个丝通过此间隙的长度实质上是不同的。这在图3与3A中通过表明出使上述丝被包围于部件3中的那些点而加以阐明所有的这几条包围在部件2中的丝大体上达到此部件底面的同等高度。这样，丝4A(于点“A”处进入凸缘3A，由直线4A-4A′表示)具有最长的间隙长度。丝(次最长的丝)4B的间隙长度和丝4C(最短的丝)的间隙长度，由它们分别在点“B”与“C”进入凸缘3A内的各个点确定(分别由直线4B-4B′和直线4C-4C′表示)。结论是这些丝的比较长度可能是由于下述原因而表示出一种显著的特征。这些丝的端部在它们业已包围到已固化的基质材料中后，大体上是牢靠而结实的粘合到部件2和3的体部上。于是它们的拉伸能力实际上是限制于这些包围区中。这样，当把张力向下作用到(例如)部件3上时，丝4A、4B、4C在它们断裂前所发生的任何拉伸在这三根丝之间是不成比例的，并将在通过所述间隙时减短它们的“自由”长度量，这是因为这种自由长度越长，它们在断裂前就会拉伸(就绝对意义而论)得更长、这意味着各个丝将在不同的时间加载到其断裂点，而当它们全体在给定的时刻都可能承载总的载荷的某些部分时，此时它们将只能这样地不成比例，而其中的某些只是部分地承载载荷。此外，各个丝将顺序地而不是同时地支承大部分张力。于是，这些丝会导致所述接合不是如所期望的将许多丝放到此接合区可能获得的累积性的抗断裂能力。由于较靠边分叉凸缘3A弯曲部会合部件2底面的点的那些丝(例如4C)具有较短的长度，相比那些具有较大间隙长度的丝(例如4B)，它们的延伸性就较差并会较前断裂，而最接近分叉线的那些丝(例如4A)则具有最大的延伸率，而将顺序地于最后断裂。根据上述设想的看法，就解释了为什么通常观察这种接合部时，首先是在分叉凸缘3A与部件2底面会合处首先断裂。断裂的结果随之而发生的就是技术上称作的“剥离”。
应知在上述结构中，这种缺陷是不可能补救的，即使是从增强凸缘3A到支承凸缘3B(或它们的结构等效件)过渡区的外侧面上并未形成弯曲部，例如去掉了弯曲面而代之的方角，也是不行的。可以断言，纵令能够作出这种变更而形成了与本发明不同的结构，但却不能求得相似的结果。此外，若不拘泥于任何理论，则上述结构可以在下述的基础上解释，制造根据此来形成部件3的用于复合结构的增强预制件如平坦带状件的方式，通常是把相续的增强材料层进行层压，使各层的纤维或纱有选择地相对于其邻层的纤维或纱大体取同一方向或按某个角度取向。这种结构的层间性质如它们的“软性”或刚性、强度等，已知要比图1与3中的箭头X示向时的相应性质要低，这一示向表明的是部件3中多数增强纤维的取向面。但由于在这个方向上至少可把相关结构制成得其强度是以抵抗加到此种部件上的力，因而前述缺陷通常是在可容许的范围内。但当此结构的分叉端是分叉式的或是单一的折斜件时(例如形成支承凸缘)，而支承凸缘转过90°重新取向，则在此折斜部分内的纤维的“高强度”方向(图1与3中的“X”)也重新取向。结果如图4所示，即在图1中沿7-7′线截取的横剖面中，支承凸缘3A中纤维的分层100a、100b、…100n就不再如增强凸缘3B中的纤维那样取相同方向，而是相对于部件2的底侧基本上重新取水平方向。于是由支承凸缘3A传送到接合部的力就另导致较差的层间强度、刚性或“软性”以及其他的性质这些力此时将传过凸缘3A的增强纤维层且通过基质的众多的间隙。这样，当沿着部件3从其增强凸缘部3B进入支承凸缘部3A时，它们中的纤维的增强效应便愈益削弱，但在本发明中，接合部增强纤维则集中于力所作用到的此接合部的区域中，且基本上是同时地而非相续地支承着所加的载荷。可以认为，上述各种方法或它们的结合可能成为前面观察到的，这些先有技术装置在最初瞬间是从部件2与3间的间隙最外侧的点而不是在其中心处断裂造成“剥离效应”的主要因素。
此外，在先有技术装置中将增强纤维加设到接合区中是逐渐的不太有效的而非积累性的增强，这是因为这些纤维的加载是逐一的而不是同时的。相反，本发明中可把增强纤维以通过接合区的形式增加到使其有效性在纤维的数量方面只受相交部件的平端头(横向纤维表面)厚度的限制。作为进一步对比，本发明中每次作这种添加时与其他次添加的共同效果基本上是加和性和积累性的。本发明的这种接合的优越性可从已进行过的另一组试验看清。另制备了五个试样，它们基本一致并以获得表II中所列结果的相同方式进行了试验，所不同的只是又增加了一条通过此结合区的增强纤维缝线。这就是说，它们是依据本发明制备的，例外的是如图5所示，相交的增强预制件部件14A(相当于图2中的部件14)构制成为具有较厚的平端头，而得以从部件中将三行而不是两行接合用丝(因而是更多的增强纤维)插入部件14A的平端头中。然后将这样制成的试样于前面表I和表II中所用的相同机器和相同的条件下进行了试验。试验结果列于下面的表III中。
表III试样号 最大载荷(lb)T14301.0T24349.0T33985.0T43972.0T54805.0平均值 4282.0标准差 340.0与表1中所列结果比较，表III中的结果清楚表明，与先有技术装置相比，本发明由于可将更多的有效的增强纤维插过接合部，就能获得大得多的接合强度。
应知这里所公开、所讨论和所图示的实施形式只是出于解释而非限制目的，本发明可以在不背离其精神与范围内以广泛的用途和多种多样的实施形式实践。
权利要求
1.用于纤维增强复合材料结构的增强预制件，此预制件包括第一和第二部件，它们具有按所需方向取向的强度增强纤维，此第一部件有横向纤维表面横向延伸过至少某些上述的组份增强纤维，且与所述第二部件的选定的表面区接触比邻而在其间形成接合面；接合增强纤维，它们延伸通过至少是部分所述的第二部件及所述选定的表面区，通过上述接合面，通过所述的横向纤维表面，且基本上是沿着某些，至少是那些为所述横向纤维表面横过的第一部件的组份增强纤维中的某些所取的方向，进到所述的第一部件内。
2.权利要求1所述的预制件，其中所述接合增强纤维是纤维质连续体的组份，此接合增强纤维通过插入后定位。
3.权利要求1所述的预制件，其中所述第一部件相对该第二部件的选定表面区斜向配置。
4.权利要求2所述的预制件，其中所述第一部件相对该第二部件的选定表面区斜向配置。
5.权利要求3所述的预制件，其中所述第一部件相对该第二部件的选定表面区基本成90°角配置。
6.权利要求4所述的预制件，其中所述第一部件相对该第二部件的选定表面区基本成90°角配置。
7.权利要求1所述的预制件，其中所述预制件封围于基质材料中，且使其两个组份部件间的空隙区基本上为此基质材料所充填。
8.权利要求2所述的预制件，其中所述预制件封围于基质材料中，且使其两个组份部件间的空隙区基本上为此基质材料所充填。
9.用于纤维增强复合材料结构的增强预制件，此预制件包括第一平面件，它包括的增强纤维取向成能使此平面件至少沿一个方向可增加其强度；第二平面件，它相对于此第一平面件的平表面斜向配置，且沿着此第二平面件一边缘表面与第一部件的平表面作基本上是连续的贴合，此第二部件的边缘面延伸通过并与构成此第二部件的组成部份的定向成能在离开此第一部件的方向提高第二部件强度的增强纤维相交；包括增强纤维的至少一种连续件，它断续地通过此第一部件的一部分及其所述平表面，通过第一与第二部件的接合面，通过第二部件的边缘表面，且基本上是沿着由所述组份增强纤维使第二部件增强的方向进到第二部件内，上述连续件则是沿着该第二部件的边缘表面与该第一部件的平表面的接合线取向的缝合线。
10.权利要求9所述的预制件，其中所述第一部件相对于此第二部件的选定表面区基本上按90°作斜向配置。
11.权利要求9所述的预制件，其中所述预制件封围于基质材料中，而此预制件的两个组份部件间的间隙基本上为基质材料充填。
12.权利要求10所述的预制件，其中所述预制件封围于基质材料中，而此预制件的两个组份部件间的间隙基本上为基质材料充填。
13.用于纤维增强复合材料结构的增强预制件的制造方法，此方法包括下述步骤制备包括取所需方向的增强纤维的第一和第二预制件，使此第一部件具有横过其至少某些上述组份增强纤维的横向纤维表面；使所述横向纤维表面定位成与该第二部件一选定的表面区比邻接触而于其间形成接合面；将接合用增强纤维定位成使它们延伸通过此第二部件的至少一部分及其上述选定的表面区、通过接合面，通过所述横向纤维表面，且基本上是沿着某些，至少是那些为所述横向纤维表面横过的第一部件的组份增强纤维中的某些所取的方向，进到所述的第一部件内。
14.权利要求13所述的方法，其中所述使该接合用增强纤维定位的步骤是通过用纤维连续件的组份纤维进行，通过它的插入而使前述增强纤维定位。
15.权利要求13所述的方法，其中所述使第一部件相对于第二部件定位的步骤，是通过使第一部件相对第二部件的选定表面区取斜向配置进行。
16.权利要求14所述的方法，其中所述使第一部件相对于第二部件定位的步骤，是通过使第一部件相对第二部件的选定表面区取斜向配置进行。
17.权利要求15所述的方法，其中所述使第一部件相对于第二部件定位的步骤，是通过使第一部件相对第二部件的选定表面区取基本上90°角的斜向配置进行。
18.权利要求16所述的方法，其中所述使第一部件相对于第二部件定位的步骤，是通过使第一部件相对第二部件的选定表面区取基本上90°角的斜向配置进行。
19.权利要求13所述的方法，它还包括以基质材料封围此预制件且基本上充填其两组份部件间的空隙的步骤。
20.权利要求14所述的方法，它还包括以基质材料封围此预制件且基本上充填其两组份部件间的空隙的步骤。
全文摘要
公开了用于纤维增强复合材料结构中的增强预制件及其制法,其中的增强预制件具有第一和第二增强预制件部件,后者又包括取所需方向的增强纤维。第一部件具有的横向纤维表面横过其组份增强纤维,且与第二部件一选定表面区比邻接触而于其间形成接合面。可以由纤维的连续件例如纱或线将接合用增强纤维由原位引入,通过至少一部分第二部件及其上述选定表面区、接合面、横向纤维表面,基本上沿着此横向纤维表面横过此组份增强纤维的方向进入第一部件。
文档编号B32B5/00GK1273549SQ99801120
公开日2000年11月15日 申请日期1999年6月28日 优先权日1998年7月9日
发明者基思·E·伯格斯 申请人:阿尔巴尼国际编织技术公司