CN102529106B - 一种纤维复合材料制件的局部可变厚度加固补强方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纤维复合材料制件的局部可变厚度加固补强方法，该方法根据待加固补强部位的主要承受载荷的方向、几何形状、尺寸大小以及各位置处的实际厚度设计相匹配的补强片，采用预浸或未浸树脂的纤维丝束制备补强片，使补强片的纤维丝束轨迹与待加固补强部位的受力承载方向一致，然后将补强片铺放在待加固补强部位，结合一体化固化成型工艺或二次固化成型工艺固化在待加固补强部位，实现对纤维复合材料制件的局部加固补强。与现有技术相比，本发明能够实现对纤维复合材料制件的具有任意几何形状、任意厚度分布和任意纤维取向的局部进行加固补强，保证加固补强部位具备足够的结构刚度和结构强度，是一种操作方便简单，补强效果优异的方法。

Description

一种纤维复合材料制件的局部可变厚度加固补强方法

技术领域

本发明涉及一种纤维复合材料技术领域，尤其涉及一种纤维复合材料制件的局部可变厚度加固补强方法。

背景技术

纤维复合材料具有轻质、比强度高、比刚度高、减振性能优良、抗疲劳性能好、耐腐蚀等优异的特点，被广泛应用于航空航天、航海、国防、交通运输、土木建筑、能源、化工机械、体育娱乐等领域。

纤维复合材料制件在使用过程中受到外力作用时，在薄弱的局部会产生应力集中，当此处的应力大于材料的承载强度极限时，该处将发生破裂失效，对制件结构的使用安全造成严重威胁，因此需要对薄弱的局部区域进行加固补强。另外，由于与其他部件相连接等需求，通常在制件上进行开孔处理。制件开孔后，直接打断了纤维，使得制件尤其是开口部位的承载能力大大下降，因此必须对开口结构进行局部加固补强。

纤维复合材料制件常见的局部加固补强方法包括纤维布结合树脂浸渍补强法、纤维缠绕补强法和机械连接补强法。纤维布结合树脂浸渍补强法多采用由平行顺直纤维编织而成的纤维布，但是由于纤维丝束的取向并非专门针对待补强部位的受力承载方向设计，因此纤维不能有效的承担载荷，加固补强效果不佳。纤维缠绕补强法需要专用缠绕设备，工序比较繁琐，效率低，产品质量不易控制，且补强片以环状为主，其几何形状受到一定限制。机械连接补强法多用于开孔处，采用的金属零件多，工序多，应力集中较大，加固补强结构可靠性不高。此外，采用纤维布结合树脂浸渍补强法和纤维缠绕补强法时，若补强区较厚，需要对补强区进行逐单层铺敷，影响产品质量，且进一步降低了工作效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有纤维复合材料制件局部加固补强方法存在的补强效果不佳、补强结构可靠性不高、质量不易控制、工序繁琐、工作效率低等不足，提供一种适合于纤维复合材料制件表面具有任意几何形状的局部的可变厚度加固补强方法，并且能够保证加固补强部位具备足够的结构刚度和结构强度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种纤维复合材料制件的局部可变厚度加固补强方法，该纤维复合材料是由基体树脂材料与纤维材料形成的复合材料，其特征在于：首先，对待加固补强部位进行受力分析，确定待加固补强部位主要承受载荷的方向，并结合待加固补强部位的几何形状、尺寸大小以及各位置厚度设计补强片，使补强片的纤维丝束轨迹与待加固补强部位的受力承载方向一致，几何形状、尺寸大小以及各位置厚度与待加固补强部位相匹配；然后，采用预浸或未浸基体树脂的纤维丝束按照所设计的纤维丝束轨迹、几何形状、尺寸大小以及各位置厚度制备补强片；最后，将补强片铺放在待加固补强部位，采用如下步骤(1)或步骤(2)得到加固补强的纤维复合材料制件；

步骤(1)：在制备纤维复合材料制件的过程中，当制得纤维复合材料制件的纤维预成型体后，将补强片铺放在纤维预成型体的待加固补强部位，然后通过成型工艺将补强片与纤维预成型体一体化固化成型，得到局部可变厚度加固补强的纤维复合材料制件；

步骤(2)：将补强片直接铺放在已固化的纤维复合材料制件的待加固补强部位的表面，然后采用成型工艺进行二次固化成型，得到局部可变厚度加固补强的纤维复合材料制件。

在步骤(1)中，所述的补强片可以铺放在纤维预成型体的上表面或下表面，或者铺放在纤维预成型体层间；所述的成型工艺包括复合材料液态模塑成型工艺和热压罐成型工艺。其中，所述的复合材料液态模塑成型工艺包括但不限于树脂传递模塑(RTM)成型工艺、真空辅助树脂注射成型工艺和树脂膜渗透成型工艺。

在步骤(2)中，所述的成型工艺包括但不限于真空辅助树脂注射成型工艺、树脂膜渗透成型工艺和热压罐成型工艺。

上述技术方案中，所述的补强片的单层不同位置处的厚度变化范围优选为0.1～10mm。所述的纤维丝束可以选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维其中的一种或几种混合而成；所述的基体树脂选自不饱和树脂、环氧树脂、乙烯基酯类树脂、阴离子开环聚合聚酰胺类树脂和聚对苯二甲酸环丁二醇酯树脂等中的一种。

综上所述，本发明根据待加固补强部位的主要承受载荷的方向、几何形状以及尺寸大小以及各位置实际厚度分布设计补强片，采用预浸或未浸树脂的纤维丝束制备变厚度补强片，使补强片的纤维丝束轨迹与待加固补强部位的受力承载方向一致，几何形状以及尺寸大小以及各位置实际厚度分布与待加固补强部位相匹配，然后将补强片铺放在待加固补强部位，结合一体化固化成型工艺或二次固化成型工艺将该补强片固化在待加固补强部位，实现对纤维复合材料制件的局部可变厚度加固补强。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)能够对纤维复合材料制件的具有任意表面几何形状、任意纤维取向以及任意厚度分布的局部进行补强；

(2)能够实现同时对补强片的刚度和强度进行剪裁优化设计，由此可以调整加固补强部位以及纤维复合材料制件整体的内在载荷分布，避免应力集中，减少加固补强区的厚度，比采用传统方法加固补强的复合材料制件结构性能可以提高10～50％，同时补强片重量可以减轻10～80％；

(3)采用单层变厚度补强片大大减少了补强片的层数，操作方便简单，显著提高了工作效率；

(4)补强片可为任意表面几何形状，任意厚度分布，纤维丝束取向根据待加固补强部位的受力承载方向任意设计，充分发挥了纤维的承载能力，大大提高加固补强效果和工作效率；

(5)补强片几乎不产生纤维的浪费、纤维用量少，当补强部位面积大时纤维节约量尤其明显；

(6)操作方便简单，加固补强部位具备足够结构刚度和结构强度。

附图说明

图1是本发明实施例1中开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的结构与所受拉伸载荷方向示意图；

图2是本发明实施例1中碳纤维丝束补强片的纤维轨迹示意图；；

图3是对比实施例1中碳纤维布补强片的形状示意图；

图4是实施例1与对比实施例1中的加固补强法一体化固化RTM成型工艺示意图；

图5是本发明实施例2中开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的结构与所受拉伸载荷方向示意图；

图6是本发明实施例2中碳纤维丝束补强片的纤维轨迹示意图；

图7是对比实施例2中碳纤维布补强片的形状示意图；

图8是实施例2与对比实施例2中的加固补强法二次固化真空辅助树脂注射成型工艺示意图；

图9是本发明实施例3中的加固补强法一体化固化真空辅助树脂注射成型工艺示意图；

图10是本发明实施例4中的加固补强法一体化固化热压罐成型工艺示意图；

图11是本发明实施例5中加固补强法二次固化热压罐成型工艺示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

图4以及图8至图11中的附图标记为：下模具1、纤维复合材料制件1’、脱模剂2、干纤维预成型体3、预浸基体树脂材料的纤维预成型体3’、补强片4、密封橡胶条5、上模具6、真空袋软模具6’、脱模布7、隔离膜8、导流介质9、真空接头10、透气毡11。

实施例1：

本实施例中，纤维复合材料制件是由八层Toray 12K T700碳纤维斜纹布制备的开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板，该复合材料层合板承受单轴向拉伸载荷，其结构和所受拉伸载荷方向如图1所示；待加固补强部位是该开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的开孔部位，开孔部位孔直径Φ为16mm；补强片4采用未浸基体树脂的Toray 12K T700碳纤维丝束制备，该补强片4与该开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的预成型体3经图4所示的一体化固化RTM成型工艺，得到开孔部位可变厚度加固补强的开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板。具体方法包括如下步骤：

步骤1、根据碳纤维/环氧树脂复合材料层合板所受单轴向拉伸载荷对复合材料层合板的开孔部位进行受力分析，确定开孔部位主要承受载荷的方向，并确定开孔部位的几何形状、尺寸大小以及各位置厚度，然后设计可变厚度补强片4，使补强片4的纤维丝束轨迹与开孔部位的受力承载方向一致，如图2所示(黑细虚线表示2层碳纤维丝束厚，黑细实线表示3层碳纤维丝束厚，黑粗实线表示4层碳纤维丝束厚)，几何形状、尺寸大小以及各位置厚度分布与待加固补强部位相匹配；

步骤2、采用未浸润基体树脂的Toray 12K T700碳纤维丝束按照步骤1设计的纤维丝束轨迹、几何形状、尺寸大小以及各位置厚度分布，采用缝合线或粘合剂固定该碳纤维丝束制得所需的变厚度补强片4；

步骤3、采用八层Toray 12K T700碳纤维斜纹布制备形状如图1所示的开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板预成型体，基体树脂为EP312环氧树脂体系(EP312-A环氧树脂和EP312-B固化剂的质量比为2∶1)，通过如图4所示的RTM成型工艺，将开孔纤维复合材料层合板预成型体3放入下模具1，然后将步骤2制得的四层补强片4铺放在该预成型体3的开孔部位，从下模具1表面开始的铺放次序为：脱模剂2、预成型体3、补强片4、脱模剂2、密封橡胶条5、上模具6；

如图4所示，将所述的补强片4铺放在预成型体3的上表面，该补强片4也可以铺放在预成型体3的下表面，或者当预成型体3为多层结构时，铺放在预成型体3的层间；

步骤4、闭合上模具6与下模具1，压实模腔内的干纤维织物，检查密封后注入EP312环氧树脂体系(EP312-A环氧树脂和EP312-B固化剂的质量比为2∶1)固化成型，得到开孔部位可变厚度加固补强的开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板。

对比实施例1：

本实施例是实施例1的对比实施例。其中，纤维复合材料制件及其待加固补强部位与实施例1中完全相同，所不同的是补强片4采用现有技术中的Toray 12K T700碳纤维斜纹布制备，其形状如图3所示，而不是如实施例1所述：采用Toray 12K T700碳纤维丝束，通过分析开孔部位的主要承受载荷方向、几何形状、尺寸大小以及各位置厚度而设计制备的纤维丝束轨迹与开孔部位的受力承载方向一致，几何形状、尺寸大小以及各位置厚度与开孔部位相匹配的补强片。

该补强片4与该开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的预成型体3经图4所示的一体化固化RTM成型工艺，得到开孔部位加固补强的开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板。具体方法包括如下步骤：

步骤1、采用八层Toray 12K T700碳纤维斜纹布制备形状如图1所示的开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板预成型体；

步骤2、采用Toray 12K T700碳纤维斜纹布制备形状如图3所示的碳纤维布补强片；

步骤3、采用EP312环氧树脂体系(EP312-A环氧树脂和EP312-B固化剂的质量比为2∶1)，通过如图4所示的RTM成型工艺，将开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板预成型体3放入下模具1，然后将步骤2制得的四层补强片4铺放在该预成型体3的开孔部位，从下模具1表面开始的铺放次序为：脱模剂2、预成型体3、补强片4、脱模剂2、密封橡胶条5、上模具6；

如图4所示，将所述的补强片4铺放在预成型体3的上表面，该补强片4也可以铺放在预成型体3的下表面，或者当预成型体3为多层结构时，铺放在预成型体3的层间；

步骤4、闭合上模具6与下模具1，压实模腔内的干纤维织物，检查密封后注入EP312环氧树脂体系(EP312-A环氧树脂和EP312-B固化剂的质量比为2∶1)固化成型，得到开孔部位加固补强的开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板。

采用上述实施例1与对比实施例1两种补强方式对图1所示结构的开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的开孔部位进行加固补强时所用补强片4的碳纤维用量进行测试，结果如表1所示，表明采用本发明的方法，以碳纤维丝束补强片进行补强时，碳纤维的用量比采用传统碳纤维布补强时可节约53.5％，且未考虑传统纤维布裁剪成所需补强片时产生的所有边角废料。而采用本发明方法在制备所需的补强片时几乎无碳纤维的浪费、碳纤维用量少，当补强部位面积大时碳纤维的节约量尤其明显。

对通过上述实施例1与对比实施例1两种补强方式加固补强的开孔纤维复合材料层合板分别沿图1所示的单轴向拉伸载荷方向进行拉伸测试，其拉伸失效载荷见表1所示，表明采用本发明的方法，以碳纤维丝束补强片对待加固补强部位进行补强后，拉伸失效载荷显著提高，比采用传统碳纤维布补强后的拉伸失效载荷提高了35.3％。

表1：实施例1与对比实施例1中补强片的碳纤维用量，以及加固补强后开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的单轴向拉伸失效载荷

复合材料层合板	拉伸失效载荷(KN)	补强片碳纤维用量(g)
			实施例1	115	2.0
对比实施例1	85	4.3

实施例2：

本实施例中，纤维复合材料制件1’是开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板，其结构如图5所示；待加固补强部位是该开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的开孔部位，该开孔部位呈椭圆形状，a和b分别为开孔椭圆的长轴和短轴；补强片4采用未浸基体树脂的Toray 12K T700碳纤维丝束制备，该补强片4通过图8所示的二次固化真空辅助树脂注射成型工艺固化在开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的开孔部位，得到开孔部位加固补强的开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板。具体方法包括如下步骤：

步骤1、根据碳纤维/环氧树脂复合材料层合板所受单轴向拉伸载荷对复合材料层合板的开孔部位进行受力分析，确定开孔部位主要承受载荷的方向，并确定开孔部位的几何形状、尺寸大小以及各位置厚度，然后设计补强片4，使补强片4的纤维丝束轨迹与开孔部位的受力承载方向一致，如图6所示(黑细虚线表示2层碳纤维丝束厚，黑细实线表示3层碳纤维丝束厚，黑粗实线表示4层碳纤维丝束厚)，几何形状、尺寸大小以及各位置厚度分布与开孔部位相匹配；

步骤2、采用未浸润基体树脂的Toray 12K T700碳纤维丝束按照步骤1设计的纤维丝束轨迹、几何形状、尺寸大小以及各位置厚度，采用缝合线或粘合剂固定该碳纤维丝束制得所需的补强片4；

步骤3、如图8所示，将步骤2制备得到的补强片4直接铺放在已固化成型的纤维复合材料制件1’(相当于模具1)表面，从纤维复合材料制件1’开始的铺放次序为：补强片4、脱模布7、隔离膜8、导流介质9包括导流网和导流管、真空接头10、密封胶条5、真空袋软模具6’；

步骤4、抽真空至不高于2.4kPa，检查密封后注入EP312环氧树脂体系(EP312-A环氧树脂和EP312-B固化剂的质量比为2∶1)固化成型，得到开孔部位可变厚度加固补强的开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板。

对比实施例2：

本实施例是实施例2的对比实施例。其中，纤维复合材料制件1’及其待加固补强部位与实施例2中完全相同，所不同的是补强片4采用现有技术中的Toray 12K T700碳纤维斜纹布制备，其形状如图7所示，而不是如实施例2所述：采用Toray 12K T700碳纤维丝束，通过分析开孔部位的主要承受载荷方向、几何形状、尺寸大小以及各位置厚度而设计制备的纤维丝束轨迹与开孔部位的受力承载方向一致，几何形状、尺寸大小以及各位置厚度与开孔部位相匹配的补强片。

该补强片4通过图8所示的二次固化真空辅助树脂注射成型工艺固化在碳纤维/环氧树脂开孔复合材料层合板的开孔部位，得到开孔部位加固补强的开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板。具体方法包括如下步骤：

步骤1、如图8所示，将碳纤维布补强片4直接铺放在已固化成型的纤维复合材料制件1’(相当于模具1)表面，从纤维复合材料制件1’开始的铺放次序为：补强片4、脱模布7、隔离膜8、导流介质9包括导流网和导流管、真空接头10、密封胶条5、真空袋软模具6’；

步骤2、抽真空至不高于2.4kPa，检查密封后注入EP312环氧树脂体系(EP312-A环氧树脂和EP312-B固化剂的质量比为2∶1)固化成型，得到开孔部位加固补强的开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板。

采用上述实施例2与对比实施例2两种补强方式对图5所示结构的开孔纤维复合材料层合板的开孔部位进行加固补强时所用补强片4的碳纤维用量进行测试，结果如表2所示，表明采用本发明的方法，以碳纤维丝束补强片进行补强时，碳纤维的用量比采用传统碳纤维布补强时可节约67.7％，且未考虑传统纤维布裁剪成所需补强片时产生的所有边角废料。而采用本发明方法在制备所需的补强片时几乎无碳纤维的浪费、碳纤维用量少，当补强部位面积大时碳纤维的节约量尤其明显。

对通过上述实施例2与对比实施例2两种补强方式加固补强的开孔纤维复合材料层合板分别沿图5所示的单轴向拉伸载荷方向进行拉伸测试，其拉伸失效载荷见表2所示，表明采用本发明的方法，以碳纤维丝束补强片对待加固补强部位进行补强后，拉伸失效载荷显著提高，比采用传统碳纤维布补强后的拉伸失效载荷提高了38.8％。

表2：实施例2与对比实施例2中补强片的碳纤维用量，以及加固补强后开孔碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的单轴向拉伸失效载荷

复合材料层合板	拉伸失效载荷(KN)	补强片碳纤维用量(g)
			实施例2	111	2.1
对比实施例2	80	6.5

实施例3：

本实施例中，采用未浸树脂的纤维丝束制备补强片，该补强片与纤维复合材料制件的预成型体经图9所示的一体化固化真空辅助树脂注射成型工艺，得到局部可变厚度加固补强的纤维复合材料制件。具体方法包括如下步骤：

步骤1、对待加固补强部位进行受力分析，确定待加固补强部位的主要承受载荷方向，并确定待加固补强部位的几何形状、尺寸大小以及各位置厚度，然后设计补强片4，使补强片4的纤维丝束轨迹与待加固补强部位的受力承载方向一致，几何形状、尺寸大小以及各位置厚度与待加固补强部位相匹配；

步骤2、采用未浸润基体树脂的纤维丝束按照步骤1设计的纤维丝束轨迹、几何形状、尺寸大小以及各位置厚度分布，采用缝合线或粘合剂固定纤维丝束制得所需的可变厚度补强片4；

其中，所述的纤维丝束可以选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维其中的一种或几种混合而成；所述的基体树脂包括不饱和树脂、环氧树脂、乙烯基酯类树脂、阴离子开环聚合聚酰胺类树脂、聚对苯二甲酸环丁二醇酯树脂等；

所述的可变厚度补强片可以是根据待加固补强部位的形状而设计的任意表面几何形状，包括开孔形状，所述的可变厚度补强片不同位置的厚度可变化，变化范围为0.1～10mm。

步骤3、采用真空辅助树脂注射成型工艺制备纤维复合材料制件的过程中，将干纤维预成型体3放入下模具1准备模塑成型时，如图9所示，将步骤2制备得到的补强片4铺放在干纤维预成型体3的待加固补强部位，从模具1表面开始的铺放次序为：脱模剂2、干纤维预成型体3、补强片4、脱模布7、隔离膜8、导流介质9包括导流网和导流管、真空接头10、密封胶条5、真空袋软模具6’；

如图9所示，所述的补强片4铺放在干纤维预成型体3的上表面，该补强片4也可以铺放在干纤维预成型体3的下表面，或者当干纤维预成型体3为多层结构时，铺放在干纤维预成型体3的层间；

步骤4、抽真空至不高于2.4kPa，检查密封后注入基体树脂固化成型，得到局部可变厚度加固补强的纤维复合材料制件。

实施例4：

本实施例中，采用预浸基体树脂材料的纤维丝束制备补强片，该补强片与纤维复合材料制件的预成型体，经图10所示的一体化固化热压罐成型工艺，得到局部可变厚度加固补强的纤维复合材料制件。具体方法包括如下步骤：

步骤1、对待加固补强部位进行受力分析，确定待加固补强部位的主要承受载荷方向，并确定待加固补强部位的几何形状、尺寸大小以及各位置厚度，然后设计补强片4，使补强片4的纤维丝束轨迹与待加固补强部位的受力承载方向一致，几何形状、尺寸大小以及各位置厚度与待加固补强部位相匹配；

步骤2、采用预浸基体树脂材料的纤维丝束按照步骤1设计的纤维丝束轨迹、几何形状、尺寸大小以及各位置厚度，采用缝合线或粘合剂固定纤维丝束制得所需的补强片4；

其中，所述的纤维丝束可以选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维其中的一种或几种混合而成；所述的基体树脂包括环氧树脂和乙烯基酯类树脂等；

所述的可变厚度补强片可以是根据待加固补强部位的形状而设计的任意表面几何形状，包括开孔形状，所述的可变厚度补强片不同位置的厚度可变化，变化范围为0.1～10mm。

步骤3、采用热压罐成型工艺制备纤维复合材料制件的过程中，将预浸基体树脂材料的纤维预成型体3’放入下模具1准备模压成型时，如图10所示，将步骤2制备得到的补强片4铺放在预浸基体树脂材料的纤维预成型体3’的待加固补强部位，从模具1表面开始的铺放次序为：脱模剂2、预浸基体树脂材料的纤维预成型体3’、补强片4、脱模布7、隔离膜8、透气毡11、真空接头10、密封胶条5、真空袋软模具6’；

如图10所示，所述的补强片4铺放在预浸基体树脂材料的纤维预成型体3’的上表面，该补强片4也可以铺放在纤维预成型体3’的下表面，或者当纤维预成型体3’为多层结构时，铺放在纤维预成型体3’的层间；

步骤4、将真空袋系统组合到热压罐中，抽真空至不高于2.4kPa，检查密封后加热固化成型，得到局部可变厚度加固补强的纤维复合材料制件。

实施例5：

本实施例中，采用预浸基体树脂材料的纤维丝束制备补强片，该补强片直接铺放在已固化成型的纤维复合材料制件待加固补强部位，经图11所示的二次固化热压罐成型工艺，得到局部可变厚度加固补强的纤维复合材料制件。具体方法包括如下步骤：

步骤1、对待加固补强部位进行受力分析，确定待加固补强部位的主要承受载荷方向，并确定待加固补强部位的几何形状、尺寸大小以及各位置厚度，然后设计补强片4，使补强片4的纤维丝束轨迹与待加固补强部位的受力承载方向一致，几何形状、尺寸大小以及各位置厚度与待加固补强部位相匹配；

步骤2、采用预浸基体树脂材料的纤维丝束按照步骤1设计的纤维丝束轨迹、几何形状、尺寸大小以及各位置厚度，采用缝合线或粘合剂固定纤维丝束制得所需的补强片4；

其中，所述的纤维丝束可以选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维其中的一种或几种混合而成；所述的基体树脂包括环氧树脂和乙烯基酯类树脂等；

所述的补强片可以是根据待加固补强部位的形状而设计的任意表面几何形状，包括开孔形状，所述的可变厚度补强片不同位置的厚度可变化，变化范围为0.1～10mm。

步骤3、如图11所示，将步骤2制备得到的补强片4直接铺放在已固化成型的纤维复合材料制件1’(相当于模具1)表面，从纤维复合材料制件1’开始的铺放次序为：补强片4、脱模布7、隔离膜8、透气毡11、真空接头10、密封胶条5、真空袋软模具6’；

步骤4、将真空袋系统组合到热压罐中，抽真空至不高于2.4kPa，检查密封后加热固化成型，得到局部可变厚度加固补强的纤维复合材料制件。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种纤维复合材料制件的局部可变厚度加固补强方法，该纤维复合材料是由基体树脂材料与纤维材料形成的复合材料，其特征是：

首先，对待加固补强部位进行受力分析，确定待加固补强部位主要承受载荷的方向，并结合待加固补强部位的几何形状、尺寸大小以及各位置厚度设计补强片，使补强片的纤维丝束轨迹与待加固补强部位的受力承载方向一致，几何形状、尺寸大小以及各位置厚度与待加固补强部位相匹配；

然后，采用预浸或未浸基体树脂的纤维丝束按照所设计的纤维丝束轨迹、几何形状、尺寸大小以及各位置厚度制备所需的补强片；

最后，将补强片铺放在待加固补强部位，采用如下步骤（1）或步骤（2）得到加固补强的纤维复合材料制件；

步骤（1）：在制备纤维复合材料制件的过程中，当制得纤维复合材料制件的纤维预成型体后，将补强片铺放在纤维预成型体的待加固补强部位，然后通过成型工艺将补强片与纤维预成型体一体化固化成型，得到局部可变厚度加固补强的纤维复合材料制件；

步骤（2）：将补强片直接铺放在已固化的纤维复合材料制件的待加固补强部位的表面，然后采用成型工艺进行二次固化成型，得到局部可变厚度加固补强的纤维复合材料制件。

2.根据权利要求1所述的纤维复合材料制件的局部可变厚度加固补强方法，其特征是：所述的步骤（1）中的成型工艺包括复合材料液体模塑成型工艺或热压罐成型工艺。

3.根据权利要求2所述的纤维复合材料制件的局部可变厚度加固补强方法，其特征是：所述的复合材料液体模塑成型工艺包括树脂传递模塑成型工艺、真空辅助树脂注射成型工艺或树脂膜渗透成型工艺。

4.根据权利要求1所述的纤维复合材料制件的局部可变厚度加固补强方法，其特征是：所述的步骤（2）中的成型工艺包括真空辅助树脂注射成型工艺、树脂膜渗透成型工艺和热压罐成型工艺。

5.根据权利要求1、2或3所述的纤维复合材料制件的局部可变厚度加固补强方法，其特征是：所述的步骤（1）中，补强片铺放在纤维预成型体的上表面或下表面，或者铺放在纤维预成型体层间。

6.根据权利要求1至4中任一权力要求所述的纤维复合材料制件的局部可变厚度加固补强方法，其特征是：所述的补强片的单层不同位置处的厚度变化范围为0.1～10mm。

7.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的纤维复合材料制件的局部可变厚度加固补强方法，其特征是：所述的纤维丝束包括玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维中的一种或几种。

8.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的纤维复合材料制件的局部可变厚度加固补强方法，其特征是：所述的基体树脂选自不饱和树脂、环氧树脂、乙烯基酯类树脂、阴离子开环聚合聚酰胺类树脂和聚对苯二甲酸环丁二醇酯树脂中的一种。

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