CN104943189B - 用于复合层压件的三维丝网 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于复合层压件的三维丝网，具体地提供用于形成复合结构的方法和设备。设备包括纤维层。纤维层包括多个纤维束和多个填充部分。多个纤维束在多个纤维束之间具有多个间隔。多个填充物由基本上填充多个纤维束之间的多个间隔的间断丝组成。

Description

用于复合层压件的三维丝网
技术领域
本公开总体上涉及复合结构，并且更具体地，涉及复合层压件。更具体地，本公开涉及使用丝网改善复合层压件的全厚度强度的方法和设备。
背景技术
由也称为板层或薄层(lamina)的一个或多个复合层形成复合层压件。每个复合层包括加固材料和基质材料。例如，加固材料科采取纤维的形式，纤维可以单个方向定向以使复合层为单向的，或以两个方向定向以使复合层为双向的。基质材料可采取例如树脂的形式。
纤维束可呈层状地层叠以形成加强敷层(layup)，其可称为预成型件。当用被部分固化以用于处理的树脂预浸渍纤维束时预成型件可称为湿预成型件或者当不存在树脂时称干预成型件。树脂被灌注到预成型件的纤维束之间的间隔中以形成集成预制件。可部分固化集成预制件以形成部分固化的复合层压件或完全固化以形成完全固化的复合层压件。碳纤维增强聚合物(CFRP)层压件是一个类型的复合层压件的实例。
在某些情况下，在复合层压件内可能出现非期望的不一致性。非期望的不一致性是超出选择容差范围的不一致性或超过某些选择阈值的不一致性。例如，非期望的不一致性可以是裂纹、热诱导裂纹、缺口、分层，或者其他类型的超出选择容差范围的不一致性。
在存在非期望的不一致性的情况下复合层压件的仍在选择容差内执行的吸收能量的能力通常称作复合层压件的缺口韧性。改善复合层压件的缺口韧性同时仍允许树脂有效地灌注于纤维之间及纤维周围可能比期望的更困难。改善复合层压件的缺口韧性的一些现行的方法可能降低复合层压件在其他方面中的性能。
例如，一个现行的解决方案包括在复合层压件中的每对复合层之间层叠一片间断纤维。然而，该类型的解决方案改进复合层压件的缺口韧性但降低了复合层压件的对形成非期望的不一致性的抗性。
其他现行解决方案包括Z向锁固技术(Z-pinning)、缝合和簇绒法。Z向锁固技术包括迫使针沿Z方向的通过加强敷层或未固化的预成型件。缝合和簇绒包括沿Z方向将纤维穿线于加强敷层或未固化的预成型件。然而，这些类型的解决方案仍可能降低复合层压件的对形成非期望的不一致性的抗性，从而引起对纤维的不希望有的影响并且限制可以使用的针或螺纹的尺寸和定位。因此，期望提供一种考虑上述讨论的问题中的至少一些的以及其它可能的问题的方法和设备。
发明内容
在一个示例性实施方式中，设备包括纤维层。纤维层包括多个纤维束和多个填充部分。多个纤维束在多个纤维束之间具有多个间隔。多个填充部分由基本上填充多个纤维束之间的多个间隔的间断丝状物组成。
在另一示例性实施方式中，复合结构包括多个纤维层、与多个纤维层数相关联的丝网、以及树脂。多个纤维层的每个纤维层包括在多个纤维束之间具有多个间隔的多个纤维束。丝网被配置为改善复合结构的缺口韧性以及复合结构的对多个非期望的不一致性的抗性。丝网包括多个填充纤维层中每个纤维层中多个纤维束之间的多个间隔的多个填充部分。多个填充部分中的一个填充部分包括多个间断丝和粘合材料。粘合材料被配置为将多个非连续丝保持在一起。粘合材料进一步被配置为将多个非连续丝粘合至多个纤维束中的至少一个纤维束。树脂将多个纤维层和与多个纤维层相关联的丝网粘合到一起。
在又一个示意性实施方式中，提供用于形成复合结构的方法。由非连续丝组成的多个丝层相对于多个纤维束定位以形成具有基本上填充多个纤维束之间的多个间隔的多个填充部分的纤维层。使用纤维层为复合结构形成加强敷层。
上述特征和功能能够在本发明的各种实施方式中独立实现或者也可以在其他实施方式中被组合，其中进一步的细节可以参考以下描述和附图可见。
附图说明
上述示例性实施方式的特征中的新颖特征将在所附权利要求书中阐述。然而，通过参考下文中本发明示例性实施例的的详细说明并在阅读时结合附图可以更好地理解示例性实施例和优选的使用模式及其进一步目的和特征，其中：
图1是根据示例性实施方式的框图形式的制造环境的示意图；
图2是根据示例性实施方式的加强敷层的部分的示意图；
图3是根据示例性实施方式移去一部分加强敷层的加强敷层的剖面图的示意图；
图4是根据示例性实施方式的加强敷层的侧视图的示意图；
图5是根据示例性实施方式相对于纤维束定位的丝层的示意图；
图6是根据示例性实施方式相对于纤维束定位的丝层的示意图；
图7是根据示例性实施方式相对于纤维束定位的丝层的示意图；
图8是根据示例性实施方式相对于纤维束定位的两个丝层的示意图；
图9是根据示例性实施方式相对于纤维束定位的丝层的示意图；
图10是根据示例性实施方式相对于纤维束定位的丝层的示意图；
图11是根据示例性实施方式相对于纤维束定位的丝层的示意图；
图12是根据示例性实施方式丝层的潜在配置的示意图；
图13是根据示例性的实施方式的流程图形式的用于形成复合结构的过程的示意图；
图14是根据示例性的实施方式的流程图形式的用于形成加强敷层的过程的示意图；
图15是根据示例性实施方式的框图形式的飞机制造和检修方法的示意图；以及
图16是以可以实施示例性实施方式的框图的形式的飞机的示意图。
具体实施方式
示例性实施方式认识到并考虑不同的因素。例如，示例性实施方式认识到并考虑其可能期望具有改善复合层压件的缺口韧性的方法和设备，同时也保持对非期望的不一致性的形成和生长的至少期望级别的抗性。具体地，示例性实施方式认识到并且考虑其可能期望改善复合层压件的缺口韧性，同时也允许树脂有效地灌注在复合层压件的加强敷层内。
因此，示例性实施方式提供用于形成复合层压件的加强敷层的方法和设备，其允许树脂以期望的方便程度灌注于敷层内并且改进使用加强敷层形成的复合层压件的缺口韧性。在一个示例性实例中，多个纤维层层叠以形成加强敷层。纤维层数中的每个纤维层可以包括在多个纤维束之间具有多个间隔的多个纤维束以及由填充多个纤维束之间的多个间隔的间断丝组成的丝过滤器。可将树脂灌注于加强敷层中以形成未固化的预成型件。然后可以固化未固化的预成型件从而形成复合层压件。
现参考附图，并具体地参考图1，以框图形式描绘了根据示例性实施方式的制造环境的示意图。在该示例性实例中，制造环境100是可以制造复合结构102的环境的实例。在该示例性实例中，复合结构102采取复合层压件104的形式。
正如所描述，通过使树脂108与加强敷层106结合形成复合结构102。加强敷层106同样可以称为预成型件。如在本文中使用的，具有加强敷层106的“集成”树脂108指的是使树脂108位于加强敷层106内。例如，在没有限制的情况下，可通过用树脂108灌注加强敷层106、将树脂108注入加强敷层106、用树脂108使加强敷层106饱和、混合树脂108与加强敷层106、用加强敷层106浸渍树脂108、或这些的一些组合执行这种集成。
在该示例性实例中，用树脂108灌注加强敷层106。树脂108由至少一个聚合物组成。例如，树脂108可以是由热固性聚合物、热塑性聚合物或其他类型的聚合物中的至少一个组成的聚合树脂。
如本文中使用的，短语“至少一个”当与一系列项使用时，意味着可以使用一个或多个所列项的不同组合以及可以需要列出的项中的仅一个。项可以是特定对象、事物、行为、工艺或者种类。换言之，“至少一个”意味着可以使用列表中的项或多个项的任何组合并且可以不需要列表中的所有项。
例如，“项A、项B、以及项C中至少一个”可意指项A；项A和项B；项B；项A、项B、以及项C；或者项B和项C。在一些情况下，“项A、项B、以及项C中至少一个”可意旨，例如但不限于，项A中两个、项B中一个、以及项C中十个；项B中四个以及项C中七个；或者一些其他合适的组合。
向加强敷层106内灌注树脂108形成复合结构102，该复合结构102接下来根据实施方式可变为未固化、部分固化、或者完全固化。该复合结构102可称作集成预成型件。当变为未固化时，复合结构102可称作集成预成型件或未固化复合结构。可部分固化集成预成型件以采取部分固化的复合结构的形式。可执行该部分固化以允许更容易传输和处理复合结构。可完全固化集成预成型件以采取完全固化的复合结构的形式。
在该示例性实例中，加强敷层106包括同时形成多个纤维层112的纤维束107和丝网110。如本文所用的，“多个”项可以包括一个或多个项。以这种方式，数个纤维层112可以包括一个或多个层。
丝网110由间断丝111和粘合材料113组成。间断丝111可以是未延伸复合结构102的全部长度或宽度的纤维。间断丝111可以包括具有不同尺寸、不同直径、不同截面形状、不同类型、或这些的一些组合中的至少一个的丝。间断丝111可以包括碳纤维、石英纤维、玻璃纤维、聚酰胺纤维、聚醚酮纤维、聚酯纤维、聚醚砜纤维、聚酰亚胺纤维、聚氨基甲酸乙酯纤维、或其他类型的纤维中的至少一个。
此外，在该示例性实例中，间断丝111相互之间可具有随机定向。然而，在其他示例性实例中，间断丝111相互之间不是随机定向。
粘合材料113被配置为将丝网110粘合至纤维束107并将纤维束107彼此粘合。粘合材料113被配置为响应于施加于粘合材料113的热量、压力、或化学反应将间断丝111保持在一起。在处理过程中，粘合材料113将间断丝111保持在一起。
粘合材料113可采取多个不同的形式。例如，粘合材料113可由热固塑料、热塑性材料、或其他类型的粘合材料中的至少一个组成。此外，可根据实施方式以选自珠子、线、带条或其他形式至少一个的形式实现粘合材料113。
纤维层114是多个纤维层112之一的实例。纤维层114包括在多个纤维束116之间具有数个间隔118的多个纤维束116。在该示例性实例中，多个纤维束116中的一个纤维束是基本上彼此平行延伸的退捻的分组。在多个纤维束116中形成纤维束的纤维可以是连续纤维。如在本文中使用的，“连续纤维”可以是跨越复合结构102的全部长度或宽度延伸的长纤维。
根据实施方式，多个纤维束116中的纤维束可选自束(tow)、带、或带条中至少一个。在一些情况下，可将纤维束实现为非定向束。根据实施方式，多个纤维束116可以包括相同或不同类型的纤维束。在其他示例性实例中，纤维束可以是加捻分组的纤维、编织分组的纤维、或其他类型的纤维分组。
在该示例性实例中，多个纤维束116中纤维束的连续纤维的密度足够高以使得纤维束的孔隙率低于所选阈值。选择该所选阈值以便纤维束相对于树脂108的渗透率低于所选阈值。
如在本文中使用的，器件的“孔隙率”是对该器件内存在多少空隙空间的测量。例如，在没有限制的情况下，空隙空间可以采用空隙、空隙、间隙、或其他类型的空隙空间的形式。此外，如在本文中使用的，器件的“渗透率”可以是在这些示例性实例中流体树脂108可穿过器件的容易程度的测量。通常，增加的孔隙率导致增加的渗透率。
在该示例性实例中，多个纤维束116中的每个纤维束的孔隙度与渗透率可以低。具体地，多个纤维束116中纤维束的渗透率可足够低以使得当树脂108灌注于加强敷层106内时树脂108非常缓慢地渗透或流动通过多个纤维束116中的纤维束。
在其他示例性实例中，一个或多个纤维束116可预浸渍与树脂108相同类型或不同类型的树脂。当多个纤维束116预浸渍树脂时，加强敷层106可称作湿预成型件。当多个纤维束116未预浸渍树脂时，加强敷层106可称作干预成型件。
多个纤维束116可布置成使得多个纤维束116基本上彼此平行地延伸并在多个纤维束116之间具有多个间隔118。在一个示例性实例中，例如，在没有限制的情况下，多个纤维束116中的纤维包括碳纤维、玻璃纤维、硼纤维、其他类型的纤维、或其组合。
纤维层114也包括丝网110的多个填充部分120，其基本上填充多个纤维束116之间的多个间隔118。如在本文中使用的，多个填充部分120中的填充部分是丝网110的一部分。
多个丝层121相对于多个纤维层112中每个纤维层中的多个纤维束定位以形成丝网110。具体地，多个丝层121相对于多个纤维层112的每个纤维层中的多个纤维束和填充在多个纤维层112中的每一层的多个纤维束之间的多个间隔中的填充部分定位。
例如，多个丝层121中的数个丝层122可被用以形成多个纤维层112中的至少一个。例如，数个丝层122可相对于多个纤维束116定位以形成纤维层114。通过数个丝层122中的一个或多个丝层的一个或多个部分形成多个填充部分120中的每个填充部分。在一个示例性实例中，一个丝层的一个部分被用于形成多个填充部分120的一个部分。在另一个示例性实例中，两个不同丝层的部分可被用以形成多个填充部分120的一个部分。
丝层124是多个丝层122之一的实例。可将丝层124实现为面纱、非织毡、网、薄片、带或一些其他类型的间断丝的汇集中的至少一个。
多个丝层121(诸如丝层124)中丝层的间断丝的密度低于多个纤维束116中纤维束中连续纤维的密度。具体地，多个丝层121中间断丝的密度足够低以使得多个丝层121中每个丝层的孔隙率高于选择阈值。
可以选择该选择阈值以便多个丝层121中每个丝层相对于树脂108的渗透率高于选择阈值。具体地，在该示例性实例中，当树脂108灌注于加强敷层106时，多个丝层121中每个丝层可具有足够高的渗透率从而允许树脂108渗透、或流过丝层。
多个丝层121的孔隙率可提供供流体(诸如树脂108)流过的空隙空间。也可允许其他类型的流体流过多个丝层121内的空隙空间。例如，允许空气和其他渗透过多个丝层121。此外，在一些情况下，这些空隙空间可用来除去空气、非期望的气体、或来自加强敷层106的过多水分中的至少一个。
在一个示例性实例中，将丝层124缠绕在多个纤维束116中的一个纤维束的周围以便丝层124覆盖纤维束的全部外表面。对于多个纤维束116中每个纤维束可重复该过程。换言之，丝层122数中的丝层可缠绕在多个纤维束116中每个纤维束的周围。然后相互之间布置多个纤维束116因此形成纤维层114。
在一个示例性实例中，多个纤维束116布置成使得多个纤维束116中的纤维束基本上彼此平行地延伸。在该实例中，通过多个丝层122中的第一丝层的第一部分和多个丝层122中的第二丝层的第二部分形成多个填充部分120中的每个填充部分。当然，在其他示例性实例中，数个丝层122可被用来以其他方式形成纤维层114。
在该示例性实例中，以类似于纤维层114的方式形成多个纤维层112中的每个纤维层以便多个纤维层112中的每个纤维层包括多个纤维束，该纤维束在多个纤维束之间具有由丝网110的多个填充部分填充的多个间隔。
接下来层叠多个纤维层112以形成加强敷层106。换言之，例如，在没有限制的情况下，以上下或并排两者中至少一个的方式堆叠数个纤维层112中的纤维层以形成加强敷层106。在形成加强敷层106中，形成丝网110。具体地，除了多个纤维层112中每个纤维层中多个纤维束之间的多个间隔中多个填充部分以外，多个丝层121可相对于多个纤维层112中每个纤维层中的多个纤维束定位使得丝网110包括多个层间填充部分126和多个外部填充部分130。
多个层间填充部分126基本上填充多个纤维层112之间的多个层间间隔128。多个外部填充部分130基本上填充多个纤维层112周围的多个外层间隔132。在该示例性实例中，丝网110包括多个纤维层112中的每个纤维层的多个填充部分、多个层间填充部分126、以及多个外部填充部分130。丝网110可以采取三维丝网134的形式。
一旦已形成加强敷层106，将加强敷层106固化成使得粘合材料113将丝网110粘合至纤维束107、纤维束107彼此粘合、以及多个纤维层112彼此粘合。丝网110的三维属性在长、宽、厚上增强了加强敷层106。
可将树脂108灌注于加强敷层106内使得树脂108填充丝网110的空隙空间从而形成复合结构102。这些空隙空间是在多个丝层121内的空隙空间。此外，根据实施方式，树脂108也可以填充在加强敷层106中纤维束的每个纤维束内的任何空间。
丝网110可以改善复合结构102的缺口韧性138、复合结构102的对一个或多个类型的非期望的不一致性的抗性140、或者两者。缺口韧性138是存在一个或多个非期望不一致性的情况下复合结构102吸收能量的能力。例如，相对于分层、裂缝、微裂、以及其他类型的非期望的不一致性，丝网110可以改善复合结构102的缺口韧性138。
在一个示例性实例中，丝网110的间断丝111增强复合结构102，同时也对非期望不一致性维持至少期望级别的抗性140。抗性140是复合结构102防止一个或多个类型的非期望不一致性的形成、生长、或形成和生长的能力。丝网110可以帮助减少或防止非期望不一致性的生长。与期望的相比，减少或防止非期望不一致性的生长可以减少或防止影响更大面积的复合结构102。
在一个示例性实例中，当复合结构102基本上平坦时，抗性140可能会增大使得相对于复合结构102的x-y平面受非期望不一致性的影响的复合结构102的面积尺寸不会像期望那样增大。
图1中制造环境100的示意图并不意味着默示对可实施示例性实施方式的方式的物理或者架构限制。可以使用除了和/或代替所示部件的其他部件。一些部件是可选的。另外，所呈现的方框是图示一些功能性部件。当在示例性实施例中实施时，这些方框的一个或更多可以组合、分离或组合和分离成不同方框。
例如，在一些情况下，丝网110可仅包括多个层间填充部分126以及多个纤维层112中的每个纤维层的多个填充部分。在一些实例性实例中，丝网110可被配置为改善复合结构102除了缺口韧性138和抗性140的其他机械性能。
现参考图2，示出了根据示例性实施方式的一部分加强敷层的示意图。在该示例性实例中，加强敷层200是图1中加强敷层106的一个实现方式的实例。
如所描述，加强敷层200包括多个纤维层202和丝网203。数个纤维层202和丝网203分别是在图1中多个纤维层112和丝网110的实现方式的实例。
数个纤维层202包括纤维层204、206、208、210和212。纤维层204包括基本上彼此平行延伸的多个纤维束214。纤维层206包括基本上彼此平行延伸的多个纤维束216。类似地，纤维层208包括基本上彼此平行延伸的多个纤维束218。纤维层210包括基本上彼此平行延伸的多个纤维束220。纤维层212包括基本上彼此平行延伸的多个纤维束222。
多个纤维束214基本上平行于x轴224延伸。多个纤维束216和多个纤维束218以相对于x轴224的45度角延伸。多个纤维束220和多个纤维束222基本上平行于y轴226延伸。因此，多个纤维束220和多个纤维束222基本上垂直于多个纤维束214延伸。
在该示例性实例中，丝网203包括填充部分230、多个层间填充部分232、以及多个外部填充部分234。填充部分230、多个层间填充部分232、以及多个外部填充部分234分别是图1中纤维层112中的每一个的多个填充部分、多个层间填充部分126、以及多个外部填充部分130的一个实现方式的实例。
在该示例性实例中，填充部分230基本上平行z轴228延伸。填充部分236是填充部分230之一的实例。填充部分236填充纤维束238与纤维束240之间的间隔，这可以是多个纤维束216中两个纤维束的实例。
多个层间填充部分232包括层间填充部分242、244、246、和248。这些层间填充部分填充多个纤维层202之间的层间间隔。多个外部填充部分234包括外部填充部分250和外部填充部分252。这些外部填充部分填充多个纤维层202周围的外层间隔。下面在图3中示出切掉纤维层210部分254、外部填充部分250、以及层间填充部分242的加强敷层200的剖面图。
树脂可灌注于加强敷层200内从而形成复合结构。丝网203提供允许树脂灌注于加强敷层200内的多个路径。丝网203增强将图1的树脂108灌注于加强敷层200内时形成的复合结构的缺口韧性。此外，丝网203也可增强复合结构非期望不一致性的形成、生长、或形成和生长两者的抗性。
现参考图3，示出根据示例性实施方式加强敷层200在移去图2的加强敷层200的部分254后的剖面图的示意图。
在该示例性实例中，示出沿图2的线3-3截取的图2的加强敷层200的截面图。
从该示例性实例可更清晰地看出多个纤维束216的方位。此外，如所描述，丝网203是三维丝网。
现参考图4，示出根据示例性实施方式图2的加强敷层200的侧视图的示意图。在该示例性实例中，沿图2的线4-4的方向示出图2的加强敷层的侧视图。
现参考图5至图11，示出根据示例性实施方式相对于纤维束可以定位丝层的不同方式的示意图。相对于图5至图11中的纤维束定位丝层的方式可用在多个纤维束中，该多个纤维束然后可以布置成形成一个或多个纤维层，诸如图1中的多个纤维层112。
现参考图5，示出根据示例性实施方式相对于纤维束定位丝层的示意图。在该示例性实例中，纤维束500是图1中多个纤维束116的纤维束的一个实现方式的实例。
丝层502相对于纤维束500定位。丝层502是图1中多个丝层121中丝层的一个实现方式的实例。如所描述，丝层502由间断丝504、粘合材料506、和空隙508组成。
丝层502缠绕在纤维束500周围，由此丝层502基本上覆盖纤维束的外表面510。具体地，丝层502覆盖在侧面512、514、516、以及518处纤维束500的全部外表面510。
现参考图6，示出根据示例性实施方式丝层相对于纤维束定位的示意图。在该示例性实例中，丝层502相对于纤维束500定位使得在侧面516处形成纤维束500的外表面510的暴露部分600。更具体地，丝层502以留下在侧516暴露的部分外表面510的方式缠绕在外表面510周围。该部分可以是暴露部分600。
暴露部分600可以提高使用纤维束500和丝层502形成的加强敷层的渗透率，防止由在纤维束500下方或上方覆盖多个丝层引起的加强敷层厚度的变化，并且有助于实现比仅使用重叠或挤压格式更宽的制造窗口。
现参考图7，示出根据示例性实施方式丝层相对于纤维束定位的示意图。在该示例性实例中，丝层502相对于纤维束500定位使得形成挤压部分700。
具体地，丝层502缠绕在纤维束500的外表面510周围使得丝层502的第一端和第二端位于纤维束500的侧面518。丝层502的第一端和第二端在纤维束500的侧面518挤压在一起从而形成挤压部分700。
现参考图8，示出根据示例性实施方式相对于纤维束定位两个丝层的示意图。在该示例性实例中，丝层502和丝层800分别相对于纤维束500的侧面510和侧面516定位。以这种方式，丝层502可以是相对于纤维束500的第一侧面定位的第一丝层并且丝层800可以是相对于纤维束500的第二侧面定位的第二丝层。
丝层800包括间断丝802、粘合材料804、以及空隙(opening)806。如所描述，丝层502的第一端和丝层800的第一端挤压在一起从而形成第一挤压部分808。此外，丝层502的第二端和丝层800的第二端挤压在一起从而形成第二挤压部分810。具体地，丝层502和丝层800的端部在侧面514挤压在一起以形成第一挤压部分808并在侧面518挤压在一起以形成第二挤压部分810。
现参考图9，示出根据示例性实施方式相对于纤维束定位丝层的示意图。在该示例性实例中，丝层502相对于纤维束500定位使得形成重叠部分900。具体地，丝层502相对于纤维束500缠绕在外表面500周围使得丝层502的第一端和第二端在纤维束500的侧516重叠以形成重叠部分900。
现参考图10，示出根据示例性实施方式相对于纤维束定位丝层的示意图。在该示例性实例中，丝层502相对于纤维束500定位。如所描述，丝层502相对于纤维束500定位使得丝层502具有S形。
具有这样的S形，丝层502的部分1000和部分1002覆盖纤维束500。部分1000仅覆盖纤维束500的一部分侧面512。一部分不同丝层可用以覆盖剩余的侧面512。在该示例性实例中，部分1000可被用以形成丝网中的层间填充部分。
部分1002覆盖纤维束500的整个侧面514。部分1002可被用以形成丝网中的填充部分。
丝层502的部分1004可被用以覆盖另一纤维束的一部分。部分1004可被用以形成丝网中的另一层间填充部分。如所描述，部分1002将部分1004连接至部分1000。
现参考图11，示出根据示例性实施方式相对于纤维束定位丝层的示意图。在该示例性实例中，相对于纤维束500定位丝层502。如所描述，丝层502定位成使得丝层502具有帽状。
丝层502的部分1100覆盖纤维束500的侧面512、514、和518的整个外表面510。使纤维束500的侧面516暴露。丝层502的部分1002可被用以覆盖另一纤维束的侧面。丝层502的部分1004可被用以覆盖另一其他纤维束的侧面。
现参考图12，示出根据示例性实施方式丝层潜在配置的示意图。在该示例性实例中，多个配置1200包括丝层的多个配置的示意图。如所描述，多个配置1200包括配置1202、配置1204、配置1206、和配置1208。在这些配置中每个配置中所用的粘合材料可能不同。
利用配置1202，丝层1203包括间断丝1210、粘合材料1212、以及空隙1214。粘合材料1212采取热塑性螺纹的形式。利用配置1204，丝层1205包括间断丝1216、粘合材料1218、和空隙1220。粘合材料1218采取已布置为形成网格的热塑带。
利用配置1206，丝层1207包括间断丝1222、粘合材料1224、和空隙1226。粘合材料1224采取粘合附接至间断丝1222的颗粒形式。利用配置1208，丝层1209包括间断丝1228、粘合材料1230、和空隙1232。在该示例性实例中，粘合材料1230采取间断丝1228上的热塑涂层的形式。
图2至图3中加强敷层、图5至图11中纤维束500和丝层502、以及图12中丝层的多个配置1200的示意图并非旨在对可以实现示例性实施方式的方式的物理或结构有所限制。而是可以使用除了和/或代替所示部件的其他部件。一些部件是可选的。
在图2至图12中所示的不同的部件可以是在图1中形成的块中示出的部件如何实现为物理结构的说明性示例。此外，在图2至图12中的一些部件可以与图1中的部件结合，使用图1中的部件或者两个图中的部件的组合。
现在参考图13，根据示例性实施方式以流程图的形式描述了形成复合结构的过程的示意图。可实施图13中所示的过程以形成图1中的复合结构102。
该过程可通过相对于多个纤维束定位多个丝层以形成具有由基本上填充多个纤维束之间的多个间隔的间断丝组成的多个填充部分的纤维层开始(操作1300)。接下来，纤维层被用于形成复合结构的加强敷层(操作1302)。
树脂与加强敷层集成以形成复合结构，其中丝网改进复合结构的缺口韧性(操作1304)，该过程随后终止。根据实施方式，使复合结构未固化、部分固化、或完全固化。
现在参考图14，根据示例性实施方式以流程图的形式描述了形成加强敷层的过程的示意图。可实施图14中所示的过程以形成图1中的复合结构102。
该过程可通过将加强敷层的纤维层的初始丝层定位于选择层上开始(操作1400)。第一次执行操作1400，所选择的层是加工装置的表面，诸如模子。执行操作1400的之后任何一次，所选择层可以是之前形成的纤维层。
接下来将纤维束定位在初始丝层(操作1402)。然后将另一种丝层定位在纤维束和所选择的层上使得下一丝层的一部分覆盖纤维束的至少一部分和所选层的部分(操作1404)。在操作1404中，丝层定位成使得丝层具有S状。
此后，对纤维层是否需要另一纤维束进行确定(操作1406)。如果需要另外的纤维束，将另一纤维束定位在之前定位的丝层上(操作1408)。然后该过程返回至如上所述的操作1404。
相对于操作1406，如果初始纤维层不需要额外的纤维束，那么对是否需要任何更多的纤维层来形成加强敷层进行确定(操作1410)。如果不需要额外的纤维层来形成加强敷层，终止该过程。通过形成在图14中所描述的过程形成加强敷层。树脂可灌注于加强敷层内以形成集成预成型件。然后可固化集成预成型件以形成复合结构，诸如复合层压件。
再次参考操作1410，如果需要任何额外的纤维层形成加强敷层，该过程返回至如上所述的操作1400。在图14所描述的过程确保用于形成加强敷层的丝层中每个丝层的间断丝基本上填充加强敷层的每个纤维层内的纤维束之间的间隔。
不同所示实施方式中的流程图和框图示出示例性实施方式中的设备和方法的一些可能实现方式的架构、功能以及操作。在这点上，流程图或框图中的每一个方框可代表模块、区段、功能、和/或操作或步骤的部分、它们的一些组合。
在一个示例性实施例的一些替代实施中，方框中所提到的一个或多个功能可以不按照图中所提到的顺序出现。例如，在一些情况下，取决于涉及的功能，连续地显示的两个方框可基本同时执行，或者所述方框有时可以相反的顺序执行。同样，除了流程图或方框图中的图示的方框之外，还可添加其他方框。
在图15中所示的飞机制造和检修方法1500以及图16中所示的飞机1600的背景下描述本公开的实施方式。首先参考图15，根据示例性实施方式以框图的形式描述飞机制造和检修方法的示意图。在预生产过程中，飞机制造和检修方法1500可包括图16中飞机1600的规格和设计1502以及材料采购1504。
在生产过程中，可以出现图16中的飞机1600的部件和子组件制造1506以及系统集成1508。之后，可对图16中的飞机1600进行认证和交付1510以放置在检修服务1512中。在用户使用1512中，在图16中的飞机1600被计划用于日常维护和检修服务1514，其包括修整、重新配置、整修、及其他维护或者检修服务。
可由系统集成商、第三方和/或运营商中至少一个执行或者完成飞机制造和检修方法1500的各个工艺。在这些实例中，操作者可以是顾客。对于该说明书的目的，系统集成商可以包括(不限于)任意数量的飞机制造厂和主系统转包商；第三方可以包括(不限于)任意数量的卖方、转包商以及供应商；并且操作员可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等等。
现参考图16，描绘了其中可执行示例性实施方式的飞机以框图形式的图解。在该实施例中，飞机1600可通过图15中的飞机制造和检修方法1500来生产并且可包括具有多个系统1604和内舱1606的机身1602。系统1604的实例可包括一个或者多个推进系统1608、电力系统1610、液压系统1612以及环境系统1614。任意数量的其他系统可被包括在内。尽管已示出了航空航天的实例，不同说明性实施例可应用于其他的工业，例如汽车工业。
在图15中的飞机制造和检修方法1500的至少一个阶段过程中可采用本公开中包括的设备和方法。具体地，图1的复合结构102可在飞机制造和检修方法1500的任何一个阶段期间制造。例如，但并不限于，图1的复合结构102可在部件和子组件制造1506、子组件制造1506、系统集成1508、日常维修和检修服务1514、或飞机制造和检修方法1500的一些其他步骤中至少一个的期间制造图1的复合结构102。更进一步地，图1的复合结构102可用于飞机1600的一个或多个结构。例如，复合结构102可被用以形成机身1602的结构、内舱1606、或飞机1600一些其他部件。
在一个示例性实例中，可以类似于飞机1600处于图15的检修服务中1512生产的部件或者子组件的方式制备或者制造图15中部件和子组件制造1506中生产的部件或者子组件。作为又另一个实例，在生产阶段期间，比如图15中的部件和子组件制造1506和系统集成1508期间，可利用一个或多个装置实施方式、方法实施方式或其组合。在图15中日常维护和检修服务1514期间，或者两者，在飞机1600处于检修服务1512时可以利用一个或多个装置实施方式、方法实施方式、或它们的组合。多个不同示例性实施方式的使用基本上可加快飞机1600的组装和/或降低其成本。
不同示例性实施方式的描述旨在说明和描述，并不意图将实施方式穷尽或限制在所公开的形式中。对于本领域的技术人员而言，多个改变和变化是显而易见的。此外，与其它期望的实施方式相比，不同的示例性实施方式可提供不同的特征。选择和描述所挑选的一个或多个实施方式是为了最好地解释实施方式的原理、实际应用，并使本领域其他普通技术人员能理解具有适于预期特定用途的各种改进的各种实施例的公开。

Claims (17)

1.一种复合结构，包括：
纤维层，其中，所述纤维层包括：
多个纤维束，在所述多个纤维束之间具有多个间隔；以及
多个填充部分，由填充所述多个纤维束之间的所述多个间隔的间断丝组成，
其中，所述纤维层是层叠以形成加强敷层的多个纤维层之一，并且进一步包括：
灌注于所述多个纤维层中的树脂，
其中，所述多个填充部分形成所述加强敷层中的丝网的一部分，
其中，所述间断丝未延伸所述复合结构的全部长度或宽度，
并且其中，所述复合结构进一步包括：
多个层间填充部分，由所述间断丝组成并位于所述多个纤维层之间。
2.根据权利要求1所述的复合结构，进一步包括：
多个外部填充部分，由所述间断丝组成并位于所述多个纤维层周围。
3.根据权利要求1所述的复合结构，其中，所述丝网提供允许树脂和空气中的至少一个流过的空隙间隔。
4.根据权利要求1所述的复合结构，其中，所述丝网提供空隙空间，允许通过所述空隙空间除去空气、非期望气体和过多水分中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的复合结构，进一步包括：
多个丝层，相对于所述多个纤维束定位以形成所述多个填充部分，其中，所述多个丝层中的一丝层选自非织毡、面纱、网、薄片、以及带中之一。
6.根据权利要求1所述的复合结构，其中，所述多个填充部分进一步包括：
粘合材料，被配置为响应于施加于所述粘合材料的热量、压力、和化学反应中的至少一个将所述间断丝保持在一起，将所述多个填充部分保持至所述多个纤维束，并且将所述多个纤维束保持在一起。
7.根据权利要求1所述的复合结构，其中，所述间断丝包括具有不同尺寸、不同截面形状、和不同类型中至少一个的丝，并且其中，所述间断丝包括碳纤维、石英纤维、玻璃纤维、聚酰胺纤维、聚醚酮纤维、聚酯纤维、聚醚砜纤维、聚酰亚胺纤维、和聚亚安酯纤维中的至少一个。
8.一种复合结构，包括：
多个纤维层，其中，所述多个纤维层中每个纤维层包括：多个纤维束，在所述多个纤维束之间具有多个间隔；及多个填充部分，由填充所述多个纤维束之间的所述多个间隔的间断丝组成，其中所述间断丝未延伸所述复合结构的全部长度或宽度；
丝网，与所述多个纤维层相关联，并被配置为改善所述复合结构的缺口韧性和所述复合结构对多个非期望不一致性的抗性；以及
树脂，将所述多个纤维层和与所述多个纤维层相关联的所述丝网粘合到一起，
并且其中，所述复合结构进一步包括：
多个层间填充部分，由所述间断丝组成并位于所述多个纤维层之间。
9.根据权利要求8所述的复合结构，其中，所述丝网包括：
所述多个填充部分，其中所述多个填充部分中的一填充部分包括：
多个间断丝；以及
粘合材料，被配置为将所述多个间断丝保持在一起并且将所述多个间断丝粘合至所述多个纤维束中的至少一个。
10.根据权利要求9所述的复合结构，其中，所述复合结构是完全固化的复合结构、部分固化的复合结构和未固化的复合结构中之一。
11.一种形成复合结构的方法，所述方法包括：
将由间断丝组成的多个丝层相对于多个纤维束定位以形成纤维层，所述纤维层具有填充所述多个纤维束之间的多个间隔的多个填充部分；以及
使用所述纤维层形成所述复合结构的加强敷层，
其中，所述多个填充部分形成所述加强敷层中的丝网的一部分，
其中，所述多个填充部分由未延伸所述复合结构的全部长度或宽度的间断丝组成，
并且其中，所述方法进一步包括：
形成多个层间填充部分，所述多个层间填充部分由所述间断丝组成并位于所述多个纤维层之间。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
将树脂与所述加强敷层集成以形成所述复合结构。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，使用所述多个纤维束和所述多个丝层形成所述纤维层包括：
相对于纤维束定位所述丝层使得所述丝层形成S状。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，使用所述多个纤维束和所述多个丝层形成所述纤维层，包括：
围绕所述多个纤维束中的纤维束的外表面缠绕所述多个丝层中的丝层，使得所述丝层覆盖所述纤维束的全部外表面，或者保留所述纤维束的外表面的暴露部分。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，使用所述多个纤维束和所述多个丝层形成所述纤维层，包括：
围绕所述多个纤维束中的纤维束的外表面缠绕所述多个丝层中的丝层；以及
在所述纤维束的一个侧面将所述丝层的第一端和第二端挤压在一起以形成挤压部分。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，使用所述多个纤维束和所述多个丝层形成所述纤维层，包括：
围绕所述多个纤维束中的纤维束的外表面缠绕所述多个丝层中的丝层，以使得所述丝层的第一端和第二端在所述纤维束的侧面重叠从而形成重叠部分。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，使用所述多个纤维束和所述多个丝层形成所述纤维层，包括：
相对于所述多个纤维束中的纤维束的第一侧面定位所述多个丝层中的第一丝层；
相对于所述纤维束的第二侧面定位所述多个丝层中的第二丝层；以及
将所述第一丝层的第一端和所述第二丝层的第一端挤压在一起以形成第一挤压部分并且将所述第一丝层的第二端和所述第二丝层的第二端挤压在一起以形成第二挤压部分。
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