专利名称：三维整体织造的加筋板的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于增强的复合结构的整体织造预型件，其可以平面织造并折叠成它们的最终三维形状，该最终形状在两个或更多个方向上被强化。
背景技术：
如今，广泛使用增强复合材料生产结构元件，特别是用于寻求形成并成型为重量轻、牢固、坚韧、耐热、自支撑和适应性的所期望特性的应用中。这种元件例如用于航空、航天、卫星和燃料电池工业中以及用于诸如赛船和车等娱乐用途的诸多应用中。三维织物通常由沿X、Y和Z方向延伸的纤维组成。
通常，由这种织物形成的元件由嵌入到基体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(例如“KEVLAR”)、聚乙烯和/或表现出理想的物理、热、化学和/或其他性质的其他材料的材料制成，在这些性质中主要的是抗应力破坏的高强度。通过使用最后成为最终元件的组成成分的这种增强材料，将该增强材料的理想特性例如极高的强度赋予最终的复合元件。该成分增强材料通常可机织、针织或以其他方式定向为增强预型件的所需构型和形状。通常，特别要注意的是，确保最佳利用选择这些成分增强材料所获得的特性。通常，这种增强预型件结合基体材料以形成所需的成品元件或产生用于最终生产成品元件的工作储料(working stock)。
在构建了所需的增强预型件之后，可以将基体材料引入并与该预型件结合，使得该增强预型件被包封在基体材料中，这样基体材料填充增强预型件的组成元件之间的间隙区。基体材料可以是任意的各种材料，例如环氧树脂、聚酯、乙烯酯、陶瓷、碳和/或其他材料，这些材料也表现出所需的物理、热、化学和/或其他特性。选择用作基体的材料可以是与增强预型件材料相同或不同并且可以具有或不具有相当的物理、化学、热或其他特性。但是，通常它们不是与增强预型件相同的材料或不具有与增强预型件相当的物理、热、化学和/或其他特性，因为在使用复合材料时所追求的一般目的首先是在成品产品中实现各种特性的组合，而这种组合无法通过单独使用一种成分材料获得。当组合时，增强预型件和基体材料随后可以通过热固化或其他已知的方法在相同的操作中固化并稳定，然后经过其他操作以产生所需的元件。特别要注意的是，在固化后，基体材料的随后固化料通常极强地粘附于增强材料(例如增强预型件)。结果，在成品元件上的应力，特别是经过用作纤维之间的粘合剂的基体材料，可以有效地被转移并且由使增强预型件增强的成分材料所承受。
通常，期望产生在构型上不同于诸如板、片、矩形或方形固体等的简单几何形状的元件。例如，复杂的三维元件需要复杂的三维预型件。实现复杂元件的一种方法是将基本几何形状组合为所需的复杂形式。一种这样的典型组合是通过将如上所述制备的元件以彼此相对的角度(通常为直角)接合以形成侧向和横向的加劲物(stiffeners)来实现的。接合元件的这种角度布置的通常目的是产生所需的形状，以形成例如包括一个或多个端壁或“T”交叉的增强结构。接合元件的另一个目的是加强增强预型件和复合结构所产生的组合物，当暴露于外部力例如压力或张力时产生对屈折或破坏的抵抗。因此，重要的是使得组成元件即加劲物和基础平台或面板(base platform or panel)部分之间的每一个交接处尽可能的坚固。倘若增强预型件组成本身具有理想的极高强度，交接处的薄弱明显地变成结构“链”中的“弱连接”。
过去曾使用多种方法来接合复合元件或增强预型件以产生加强的复杂结构。已经提出形成并固化相互分离的面板元件(panel element)和成角度的加劲元件，并且后者具有单一面板接触表面或者在一端分叉以形成两个叉开的、共面面板接触表面。然后通过热固化或通过粘合剂材料将加劲元件的面板接触表面与其他元件的接触表面结合，从而将两个元件接合在一起。但是，当施加张力到固化面板或复合结构的外表时，低到不可接受的负荷值可以产生“剥离”力，该力使加劲元件与面板在其界面处分离。这种情况的出现是由于接合的有效强度是基体材料的有效强度而非用于结合元件的粘合剂的有效强度。
在这种元件的界面处使用金属栓或铆钉也被采用，但是无法接受，因为这种添加至少部分破坏和弱化复合结构本身的完整性、增加重量并且在这种元件和周围材料之间引起了热膨胀系数的差异。另外，栓和铆钉需要附加的制造步骤并增加部件数目。
解决该问题的其他方法基于通过使用将元件之一缝合至其他元件的方法将高强度纤维引入横跨接合区和依赖缝合线将这种加强纤维引入并横跨接合位的理念。一种这样的方法在U.S.专利No.4331495以及方法分案U.S.专利No.4256790中公开。这些专利公开了在由粘合的纤维层制成的第一和第二复合面板之间形成的接合。第一面板以现有技术的方法在一端分叉以形成两个叉开的、共面面板接触表面，其通过未固化的韧性复合线缝缀穿过两个面板而接合到第二面板。然后面板和线“共固化”，即同时固化。但是，这种方法需要在多个步骤中构建预型件并且需要将第三纱或纤维引入该预型件中。缝接还可能对预型件产生损害，这将使平面内性能(in-plane performance)退化。
交叉构造的一个实例在U.S.专利No.6103337中被提出，其公开内容通过引用并入本文。该参考文献公开了一种用于接合增强预型件和预型件面板以形成三维增强预型件的方法。两个单个预型件通过线或纱形式的增强纤维而在接合处相互接合。当这两个预型件接合或缝合在一起时，将基体材料引入预型件。虽然该方法和产品已经被证实为非常令人满意，但是它需要单个地织造或构建预型件，然后在独立的步骤中缝合在一起。
在U.S.专利No.5429853中提出了改进接合强度的另一种方法。但是，该方法类似于前述方法，因为单独构建的不同元件通过这两个元件之间的第三纱或纤维的缝合而接合在一起。
虽然现有技术寻求对增强复合材料的结构完整性的改进并且已经取得了一些成功，但是仍希望通过不同于使用粘合剂或独立面板和加劲物元件的机械联结的方法来进行改进和解决该问题。在这方面，一种可能的方法是通过在特定机器上产生织造的三维结构。但是，涉及的费用相当可观并且使织造机器直接产生简单结构的希望很少。
另一种方法是织造二维结构并将其折叠成型，使得面板整体上被加劲，即纱被连续交织在面板基体或面板部分和加劲物之间。但是，这通常导致在折叠预型件时该预型件的变形。变形的发生是由于织造的纤维长度不同于预型件折叠时纤维应有的长度。这在织造纤维太短的区域中引起了凹陷和波纹并且在纤维太长的区域中产生褶皱。这些变形引起了所不希望的表面异常并且降低元件的强度和劲度。虽然这可以通过切割和缝合摺来解决，但是这种程序是不期望的，因为它们是劳动密集型的或者可能损害预型件的完整性。
U.S.专利No.6446675通过在织造期间调整纤维的长度使得一些纤维在一些区域中很短而另一些纤维在另外区域中很长，从而解决当折叠二维织造预型件时所发生的变形问题，该文献通过引用并入本文。当折叠预型件时，纤维的长度相等，在折叠处提供平滑的过渡。
在U.S.专利No.6019138中提出了构建加劲面板的另一种方法，其公开了一种制作在经纱和纬纱方向具有增强加劲物的加劲面板的方法。如该文献所披露，这种方法通过过织造(over weaving)或简单织造高点(high spots)到预型件的面板部分中从而在两个方向上实现增强。采用该方法将限制加劲物可以达到的高度。此外，该方法要求利用第三纱线织造该预型件。所述第三纱将加劲物结合到预型件的面板部分，该第三纱仅仅周期性地织造在二者之间。因此这种加劲物并未完全与面板部分整体织造，这产生了与完全整体织造的接合处相比较弱的接合处。
因此，期望可以加工成纤维增强复合元件的三维预型件，因为它们提供相对于二维层叠复合材料的增加的强度。这些预型件在需要复合材料承载平面外负荷的应用中非常有用。
因此，需要在两个或更多个方向上提供增强的整体织造的预型件，其可以利用没有任何特殊的修改的常规织机在一个过程中被织造。
发明内容
根据本发明，提供一种在两个方向上具有加劲物的整体织造的三维预型件，其由包含第一织物、第二织物和第三织物的织造基布(basefabric)构成。所述基布包含具有多根纱线的区域，所述多根纱线交织在第一织物和第二织物之间，使得第一织物相对于第二织物可折叠。所述基布还包含具有多根纱线的区域，所述多根纱线交织在第二织物和第三织物之间，使得第三织物相对于第二织物可折叠。
本发明的另一方面是包含三种或更多种织物并且在第一方向上具有加劲物的整体织造的三维预型件，所述加劲物由具有交织在第一和第二织物之间的多根纱线的可折叠第一织物构成。相对于第一加劲物成角度的第二加劲物由部分第二可折叠织物和部分第三可折叠织物构成，其多根纱线交织在第二和第三织物之间。
本发明的另一方面是形成整体织造三维预型件的方法。该方法包括提供三种或更多种织物并且将来自第一织物的多根纱线与来自第二织物的多根纱线交织，使得第一织物相对于第二织物可折叠。该方法还包括将来自第二织物的多根纱线与来自第三织物的多根纱线交织，使得第三织物相对于第二织物可折叠。当交织完成时，第一织物被切割至第二织物的顶表面。第一和第二织物的交织区任一侧上的第一织物的两个第一部分随后折叠，以在第一方向上形成加劲物。折叠的第一织物的第二部分折叠以在第二方向上形成作为加劲物的增强元件。然后折叠第二和第三织物的第一部分以在第二方向上形成加劲物。为了完成预型件，折叠第三织物的第二部分以完成预型件的面板部分。
使本发明具有新颖性的多种特征具体在所附并且构成本公开内容一部分的权利要求中指出。为了更好地理解本发明、其工作优点以及利用它所获得的特定目的，参考下面的说明部分，在说明部分中参考附图举例说明了本发明的优选实施方案，附图中相应的元件由相同的附图标记来表示。
为了更加完整的理解本发明，将参照下面的说明和附图，其中图1A是根据本发明一个实施方案的说明交织区域的基布前视图；图1B是是根据本发明一个实施方案的说明交织区域的基布后视图；图2A是可用于织造基布的样品构造；图2B是可用于织造基布的另一个样品构造；图3是根据本发明一个实施方案的说明第一织物切割线的基布前视图；图4是根据本发明一个实施方案的说明横向加劲物形成的基布后视图；图5是根据本发明一个实施方案的说明横向加劲物形成的基布前视图；图6是根据本发明一个实施方案的说明纵向加劲物增强元件形成的基布后视图；图7是根据本发明一个实施方案的说明纵向加劲物增强元件形成的基布前视图；图8是根据本发明一个实施方案的说明纵向加劲物形成的基布后视图；图9是根据本发明一个实施方案的说明整体织造三维预型件的面板部分形成的基布后视图；图10是根据本发明一个实施方案的具有一个纵向加劲物和一个横向加劲物的完整三维加劲元件结构的顶视图；图11是根据本发明一个实施方案的具有一个纵向加劲物和一个横向加劲物的完整整体织造的三维加劲元件结构的顶侧视图；图12是根据本发明一个实施方案的基布的前视图，所述基布被设计用来生产具有纵向和横向加劲物的对称整体织造三维预型件；图13是根据本发明一个实施方案的基布的后视图，所述基布被设计用来生产具有纵向和横向加劲物的对称整体织造三维预型件；图14是根据本发明一个实施方案的具有纵向和横向加劲物的对称整体织造三维预型件的后视图；图15是根据本发明一个实施方案构建的基布的前视图，所述基布被设计用来生产具有纵向加劲物和多个横向加劲物的整体织造三维预型件；和图16是根据本发明一个实施方案构建的具有一个纵向加劲物和多个横向加劲物的完整整体织造三维元件结构图。
具体实施例方式
本发明涉及一种在两个方向上具有加劲物的加劲三维面板或外皮(skin)，所述加劲物是面板或外皮的整体部分。纤维交织在外皮或面板部分和加劲物之间以将各部件固定在一起。这有利地产生比现有方法更高强度接合，因为在各部件之间不再存在弱结合线。另外，预型件由一块材料构成，所以消除了与层叠外皮和加劲物的切割层相关的所有时间。预型件首先被织造为基布形式的平坦预型件。然后将基布折叠为具有外皮或面板部分的三维预型件，外皮或面板部分具有横向和纵向加劲物。通过利用常规技术例如树脂转移模塑或化学气相渗透，可以将所得整体织造预型件加工为复合元件。
在下面的说明中，在全部附图中类似的附图标记表示类似或相应的部件。另外，在下面说明中，应该理解，诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“横向”、“纵向”等是为了方便起见而使用的术语，并不解释为限定性术语。
为了下面的讨论，应该注意，第一加劲物或纵向加劲物在第一方向延伸，其基本上与在图1A中说明的X坐标或经纱方向18对准。通常垂直于第一加劲物的第二加劲物或横向加劲物在第二方向上延伸，其基本上与在图1A中说明的Y坐标或纬纱方向58对准。第一和第二加劲物从该结构的面板部分的X-Y平面向外延伸进入Z坐标方向。用于限定该结构的坐标体系如图1A所示。此外，在实施例中所示，利用提花织机和捕捉梭子(captured shuttle)用经纱或纤维和纬纱或纤维来织造织物，但是可以利用任意常规技术例如通丝织机来织造织物。各织物内的纱或纤维可以遵循任意的图案，例如层对层、正交或角联锁。用于织造织物的纱线或纤维可以是合成或天然材料，例如碳、尼龙、人造丝、聚酯、纤维玻璃、棉、玻璃、陶瓷、芳族聚酰胺(例如“KEVLAR”)和聚乙烯。在图2A和2B中描述的两种类似的纤维构造是可用于织造基布的构造的代表。用于织造基布的纤维构造不限于所描述的这些。
根据本发明的一个方面，如图1A和图1B所述，利用三种织物构造基布8，即第一织物10、第二织物12和第三织物14。图1A是基布8的前视图，图1B是基布8的后视图。在基布8的背面28，来自第一织物10的右部分20的纤维织造到第二织物12的左部分36中，来自第一织物10的左部分22的纤维织造到第二织物12的右部分38中。结果在第一织物10和第二织物12之间产生交织区16。在基布8的前部分26处，来自第二织物12和第三织物14的纤维沿着整个经纱方向18相互交织，产生交织区24。应该注意，织物之间的交织纤维可以是经向或纬向纤维或纱。各织物10、12和14内的经向纤维可以遵循任意常规图案，例如层对层、正交或角联锁。这使得可以产生具有模拟典型织物图案例如平纹织物、斜纹织物或缎纹的表面面饰(finish)的预型件。如果基布8在梭织机上织造，则平行于经纱方向18的所有边将被闭合。如图2A和图2B所示，可以存在一些边缘纤维25，这些纤维将各种织物织造在一起并且在可以折叠预型件之前必须切掉。
一旦已经织造了基布8及其交织区16和24，则可以将其折叠以形成具有纵向和横向加劲物的整体织造三维预型件。在图3中，第一织物10的前部分40被切割42直到第一织物10和第二织物12交织在一起44的部位。第一织物10的前部分40还被切割到第二织物12的顶表面46处。在第一织物10被切割42之后，现在可以折叠两半或部分48和50，如图4中箭头52和54所示，以在Y或纬纱方向58上形成横向加劲物56。横向加劲物56的一部分也是第一织物10，其由于在它本身和第二织物12之间的交织区16而保持与第二织物12整体性连接。横向加劲物56的前部分60不与第二织物12连接，因为织物没有在区域62中交织。因此，如图5所示，横向加劲物56的前部分60可以展开，如箭头64和66所示，以用作如图6和图7中所述将在该方向上形成的加劲物的增强元件67。最后，如预型件的后视8所示，第三织物14的后部分28可按照箭头70所示向前折叠以完成加劲的预型件。当完成该过程时，组合的第二12和第三14织物的前部分72折叠到Z方向以形成X或经纱方向上的纵向加劲物74。当如箭头70所示在Z方向上继续折起第三织物14时，第三织物14完成了整体织造三维预型件78的面板部分76，如图9所示。对于一些几何图形，纵向加劲物74的高度可能太高并因此需要修剪至与横向加劲物56相同的高度，反之亦然。图10和图11是基布的图，所述基布已经利用所公开的方法来折叠以形成整体织造三维预型件。预型件已经通过加入基体材料而被模制成复合结构。两个图均说明了复合结构的面板部分76、交织区16、横向加劲物56、纵向加劲物增强元件67和纵向加劲物74。
本发明的另一方面用于产生具有对称构形的加劲面板，该对称构形将在纵向加劲物的两侧产生横向加劲物。图12描述了利用四种织物构建的基布8，即第一织物10、第二织物12、第三织物14和第四织物15。除在第一织物10和第二织物12之间交织区16之外，还在第三织物14和第三织物15之间交织区16，如图13所示。如前所述，基布8还在该织物的前部分26处在第二织物12和第三织物14之间具有交织区24。当织造基布8时，第一织物10和第四织物15均被切割并且如前所述折叠以产生具有增强元件67的横向加劲物56和纵向加劲物74，如图14所示。当第一织物10和第四织物15折叠时形成横向加劲物56。面板部分76由第二织物12和第三织物14的折叠部分形成。纵向加劲物74由折起到Z方向上的第二织物12和第三织物14的前部分72组成。结果，形成具有关于纵向加劲物74对称的三维织造预型件100。
在本发明的另一方面，如图15所示，还可以利用前述相同的方法来交织第一织物10和第二织物12，通过在第一10和第二12织物之间交织多个区域16来产生具有多个横向加劲物56的加劲面板。一旦织造了所有的交织部分16和24，则可以切割织物以便于折叠成三维预型件。除了下面的步骤之外，其他步骤与在关于具有一个纵向加劲物的整体织造三维预型件所公开的一样。从基布8的后部分28到前部分26切割80第一织物10，直到第二织物12的顶部13。切割80的位置是使得第一织物10可以在多个区域中折叠以形成多个横向加劲物的位置。接着，第一织物10的前部分40在多个区域中被向后切割直到第一织物10和第二织物12交织在一起的区域44。第一织物10的前部分40还被向下切割直到第二织物12的顶部46。当切割完成时，除了将在第一和第二织物之间的多个交织区两侧的多个部分折叠在一起以形成多个横向加劲物之外，按照与先前所公开相同的步骤，将基布8折叠成整体织造三维预型件。图16是具有多个横向加劲物的折叠的整体织造三维增强织物的图，其已经通过引入基体材料而被模制成复合元件。如上所述，加劲的面板包含面板部分76、纵向加劲物74和多个横向加劲物56。
在将基布折叠成具有纵向和横向加劲物的整体织造三维预型件之后，复合加劲面板或元件可以通过利用常规技术例如树脂转移模塑或化学气相渗透引入基体材料例如环氧树脂、聚酯、乙烯酯、陶瓷、碳和/或也表现出所需物理、热、化学和/或其他特性的其他材料来形成。
因此，已经表明，基布可以被设计并成型为在两个方向上具有集成加劲物的三维织造预型件。
虽然在此已经详细描述了本发明的优选实施方案以及修改，但应该理解的是，本发明并不限于该精确的实施方案和修改，本领域技术人员可以实现其他的修改和变化，而不偏离由所附权利要求所限定的精神和范围。
权利要求
1.一种由织造基布构成的在两个方向上具有加劲物的整体织造三维预型件，所述基布包含第一织物；第二织物；第三织物；在所述第一织物和所述第二织物之间交织的多根纱线，其中所述多根纱线在所述第一织物和所述第二织物之间的区域上交织，并且所述第一织物相对于所述第二织物是可折叠的；和在所述第二织物和所述第三织物之间交织的多根纱线，其中所述多根纱线在所述第二织物和所述第三织物之间的区域上交织，并且所述第三织物相对于所述第二织物是可折叠的。
2.权利要求1的织造基布，其中所述基布利用提花机来织造。
3.权利要求1的织物，其中所述基布利用通丝织机来织造。
4.权利要求1的织造基布，其中所述第一织物从所述第二织物的顶部被切割。
5.权利要求4的织造基布，其中在所述第一织物的交织区的第一侧上的第一部分是可与所述第一织物的所述交织区的第二侧上的第一部分折叠在一起的，以在第一方向上形成加劲物。
6.权利要求5的织造基布，其中所述加劲物的第二部分是可折叠的以形成用于在第二方向上形成的加劲物的增强元件。
7.权利要求1的织造基布，其中所述第三织物相对于所述第一和所述第二织物是可折叠的。
8.权利要求7的织造基布，其中所述可折叠第二织物的第一部分和所述第三织物的第一部分在第二方向上形成加劲物。
9.权利要求8的织造基布，其中所述可折叠第二织物的第二部分与所述第三织物的第二部分共平面，以形成所述三维预型件的面板部分。
10.权利要求1的织造基布，其中多根纱线在多个独立区域中交织在所述第一和所述第二织物之间。
11.权利要求10的织造基布，其中所述第一织物相对于所述第二和所述第三织物是可折叠的。
12.权利要求10的织造基布，其中所述第一织物在多个区域中从所述第二织物的顶表面被切割。
13.权利要求12的织造基布，其中所述第一和第二织物的多个所述交织区的多个第一侧上的多个第一部分是可与所述第一和第二织物的多个所述交织区的多个第二侧上的多个第一部分折叠在一起的，以在第一方向上形成多个加劲物。
14.权利要求13的织造基布，其中所述多个加劲物的第二部分是可折叠的以形成用于在第二方向上形成的加劲物的增强元件。
15.权利要求10的织造基布，其中所述第二和所述第三织物相对于所述第一织物是可折叠的。
16.权利要求15的织造基布，其中所述可折叠第二织物的第一部分和所述可折叠第三织物的第一部分在第二方向上提供加劲物。
17.权利要求15的织造基布，其中所述第二织物的第二部分与所述第三织物的第二部分共平面。
18.权利要求1的织造基布，还包含第四织物；和在所述第三织物和所述第四织物之间交织的多根纱线，其中所述多根纱线在所述第三织物和所述第四织物之间的区域上交织以允许所述第四织物相对于所述第三织物是可折叠的。
19.权利要求18的织造基布，其中所述第一织物相对于所述第二、所述第三和所述第四织物是可折叠的。
20.权利要求18的织造基布，其中所述第一织物从所述第二织物的顶表面被切割。
21.权利要求20的织造基布，其中所述第一和第二织物的交织区的第一侧上的第一部分是可与所述第一和第二织物的交织区的第二侧上的第一部分折叠在一起的，以在第一方向上形成加劲物。
22.权利要求21的织造基布，其中所述加劲物的一部分是可折叠的以形成用于在第二方向上形成的加劲物的增强元件。
23.权利要求18的织造基布，其中所述第三和所述第四织物相对于所述第一和所述第二织物是可折叠的。
24.权利要求18的织造基布，其中所述第四织物从所述第三织物的顶表面被切割。
25.权利要求24的织造基布，其中所述第三和第四织物的交织区的第一侧上的第一部分是可与所述第三和第四织物的交织区的第二侧上的第一部分折叠在一起的，以在第一方向上形成加劲物。
26.权利要求25的织造基布，其中所述加劲物的第二部分是可折叠的以形成用于在第二方向上形成的加劲物的增强元件。
27.权利要求26的织造基布，其中所述可折叠第二和第三织物的第一部分提供在第二方向上形成的加劲物。
28.权利要求27的织造基布，其中所述可折叠第二织物的第二部分与所述第三织物的第二部分共平面。
29.权利要求28的织造基布，其中所产生的折叠三维预型件具有对称构形。
30.权利要求1的织造基布，其中利用经向和纬向纱或纤维织造所述织物。
31.权利要求30的织造基布，其中所述经向纤维图案是选自包含层对层、正交和角联锁的组的任意图案。
32.权利要求30的织造基布，其中所述交织纱线是经纱。
33.权利要求30的织造基布，其中所述交织纱线是纬纱。
34.权利要求30的织造基布，其中所述经纱和纬纱选自包括碳、尼龙、人造丝、聚酯、纤维玻璃、棉、玻璃、陶瓷、芳族聚酰胺和聚乙烯的合成或天然材料。
35.权利要求1的织造基布，其中复合结构由选自包含树脂转移模塑和化学气相渗透的组的方法而形成。
36.权利要求35的织造基布，其中基体材料选自包含环氧树脂、聚酯、乙烯酯、陶瓷和碳的组。
37.一种整体织造三维预型件，包含三种或更多种织物；第一加劲物，所述第一加劲物由具有交织在第一织物和第二织物之间的多根纱线的可折叠第一织物形成，所述第一加劲物的至少一部分可折叠以在第二方向上增强加劲物；相对于所述第一加劲物成角度的第二加劲物，所述第二加劲物由第二织物和第三织物的一部分形成；和具有交织在所述第二和所述第三织物之间的多根纱线的可折叠第三织物。
38.权利要求37的整体织造三维预型件，其中利用提花机织造所述预型件。
39.权利要求37的整体织造三维预型件，其中利用通丝织机来织造所述预型件。
40.权利要求37的整体织造三维预型件，其中利用经向和纬向纱或纤维织造所述织物。
41.权利要求37的整体织造三维预型件，其中所述预型件具有对称的构形。
42.权利要求37的整体织造三维预型件，其中所述预型件在第一方向上具有一个加劲物并且在第二方向上具有多个加劲物，所述多个加劲物相对于所述第一加劲物成角度。
43.权利要求37的整体织造三维预型件，其中所述经向纤维图案是选自包含层对层、正交和角联锁的组的任意图案。
44.权利要求37的整体织造三维预型件，其中所述交织纱线是经纱。
45.权利要求37的整体织造三维预型件，其中所述交织纱线是纬纱。
46.权利要求37的整体织造三维预型件，其中所述经纱和纬纱选自包括碳、尼龙、人造丝、聚酯、纤维玻璃、棉、玻璃、陶瓷、芳族聚酰胺和聚乙烯的合成或天然材料。
47.权利要求37的整体织造三维预型件，其中复合结构由选自包含树脂转移模塑和化学气相渗透的组的方法而形成。
48.权利要求47的整体织造三维预型件，其中基体材料选自包含环氧树脂、聚酯、乙烯酯、陶瓷和碳的组。
49.一种形成整体织造三维预型件的方法，包括步骤提供三种或更多种织物；将来自第一织物的多根纱线与来自第二织物的多根纱线交织，所述第一织物相对于所述第二织物可折叠；将来自所述第二织物的多根纱线与来自第三织物的多根纱线交织；从所述第二织物的顶表面切割所述第一织物；将在所述第一和第二织物的交织区的第一侧上形成的所述第一织物的第一部分与在所述第一和第二织物的交织区的第二侧上形成的所述第一织物的第一部分折叠在一起，以在第一方向上形成加劲物；折叠所述第一织物的第二部分以形成用于在第二方向上形成的加劲物的增强元件；折叠所述第二和所述第三织物的第一部分以在第二方向上形成加劲物；和折叠所述第三可折叠织物的第二部分以完成所述预型件的面板部分。
50.权利要求49的方法，其中利用提花机织造所述预型件。
51.权利要求49的方法，其中利用通丝织机来织造所述预型件。
52.权利要求49的方法，其中利用经向和纬向纱或纤维织造所述织物。
53.权利要求49的方法，还包括步骤在多个独立区域中将多根纱线交织在所述第一和所述第二织物之间；在多个区域中从所述第二织物的顶表面切割所述第一织物；将在所述第一和第二织物的多个所述交织区的多个第一侧的多个第一部分与在所述第一和第二织物的多个所述交织区的多个第二侧上的多个第一部分折叠在一起，以在第一方向上形成多个加劲物；折叠所述多个加劲物的多个第二部分以形成用于在第二方向上形成的加劲物的多个增强元件；相对于所述第一织物折叠所述第二和所述第三织物的一部分以在第二方向上提供加劲物；和折叠所述第三可折叠织物的第二部分以完成所述预型件的面板部分。
54.权利要求49的方法，还包括步骤提供第四织物；将多根纱线交织在所述第三织物和所述第四织物之间，其中所述多根纱线交织在所述第三织物和所述第四织物之间的区域上以允许所述第四织物相对于所述第三织物可折叠；切割所述第四织物到所述第三织物的顶表面；将在所述第三和第四织物的所述交织区的第一侧上的第一部分与在所述第三和第四织物的所述交织区的第二侧上的第一部分折叠在一起，以在第一方向上形成加劲物；折叠所述加劲物的第二部分以形成用于在第二方向上形成的加劲物的增强元件；相对于所述第二织物折叠所述第三织物的第一部分以在第二方向上提供加劲物；和折叠所述第三可折叠织物的第二部分以完成所述预型件的面板部分。
55.权利要求49的方法，其中所述经向纤维图案是选自包含层对层、正交和角联锁的组的任意图案。
56.权利要求49的方法，其中所述交织纱线是经纱。
57.权利要求49的方法，其中所述交织纱线是纬纱。
58.权利要求49的方法，其中所述经纱和纬纱选自包括碳、尼龙、人造丝、聚酯、纤维玻璃、棉、玻璃、陶瓷、芳族聚酰胺和聚乙烯的合成或天然材料。
59.权利要求49的方法，其中复合结构由选自包含树脂转移模塑和化学气相渗透的组的方法而形成。
60.权利要求49的方法，其中基体材料选自包含环氧树脂、聚酯、乙烯酯、陶瓷和碳的组。
全文摘要
一种在两个方向上具有加劲物的整体织造的三维预型件，其由具有第一、第二和第三织物(10，12，14)的织造基布(8)构成。多根纱线在第一织物(10)和第二织物(12)之间的区域上交织，使得第一织物相对于第二织物可折叠。另外的多根纱线在第二织物(12)和第三织物(14)之间的区域上交织，使得第三织物相对于第二织物可折叠。当折叠该织造基布时，形成在两个方向上具有加劲物的整体织造三维预型件。
文档编号B29C70/22GK101087909SQ200580041985
公开日2007年12月12日 申请日期2005年11月10日 优先权日2004年12月8日
发明者强纳森·葛林 申请人:阿尔巴尼复合物工程股份有限公司