CN107176285A - 结构件、用于制造结构件的方法、包括结构件的用于交通工具的增压机身 - Google Patents

结构件、用于制造结构件的方法、包括结构件的用于交通工具的增压机身 Download PDF

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Abstract

本发明描述了一种结构件(1)，其包括由纤维复合材料制成的主体(2)、多个第一增强件(11)和多个第二增强件(12)，其中主体(2)形成为具有外周边缘(3)和顶点(4)的圆顶体，其中第一增强件(11)与主体(2)连接并在每种情况下具有相对于第一平面(E1)的凹形曲率轨迹，其中第二增强件(12)与主体(2)连接并且也在每种情况下具有相对于第二平面(E2)的凹形曲率轨迹。本发明还描述了一种用于制造结构件的方法和交通工具的包括结构件的增压机身。

Description

结构件、用于制造结构件的方法、包括结构件的用于交通工具 的增压机身
技术领域
本发明涉及一种结构件、一种用于制造结构件的方法以及一种包括结构件的用于交通工具(特别是航空器或航天器)的增压机身。
背景技术
交通工具、特别是航空器的增压机身具有尽可能耐压的构造。形成细长的主体结构，其在至少一个端部被结构件以耐压的方式密封。
US 2015/0037541公开了航空器机身的耐压舱壁，该耐压舱壁形成为基本球形的圆顶，其具有外周且包括沿外周的两点之间的短程线延伸超出圆顶的加强带。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在低的构件重量下具有高的机械承载能力并且能够以简单且有效的方式制造的结构件，以及一种用于制造这种结构件的方法。
本发明的目的还在于提供一种包括这种结构件的增压机身，以及指出这种结构件在交通工具的增压机身中的用途。
这些目的在各情况下是通过具有权利要求1的特征的结构件、具有权利要求11的特征的方法、具有权利要求16的特征的增压机身和根据权利要求17的结构件在交通工具的增压机身中的用途来实现的。
引用独立权利要求的从属权利要求给出了有利的实施方式和改进。
根据本发明的第一方面，提供一种结构件，其包括由纤维复合材料形成的主体、多个第一增强件和多个第二增强件。主体形成为具有外周边缘和顶点的圆顶体。第一增强件与主体连接并在每种情况下在位于外周边缘上的第一对点的两个点之间延伸，从而在构件外周方向上被间隔开，使得所述第一增强件在每种情况下具有相对于第一平面的凹形曲率轨迹，所述第一平面在顶点处引出的第一曲率方向上延伸并穿过所述第一曲率方向和顶点的曲率中心点。第二增强件与主体连接并在每种情况下在位于外周边缘的第二对点的两个点之间延伸，从而在构件外周方向上被间隔开，使得所述第二增强件具有相对于第二平面的凹形曲率轨迹，所述第二平面在顶点处引出的第二曲率方向上延伸并穿过所述第二曲率方向和顶点的曲率中心点。
如上所述，将增强件布置为使得它们相对于第一平面或第二平面凹形地延伸的优点在于，在主体的区域的给定的最大表面积由增强件且可选地由主体的外周边缘界定的情况下，在主体的边缘区域中也可以实现具有较大表面积的区域。因此，整体上使得区域均不超出最大表面积所需的增强件的数量被减少。同时，机械负载因此更均匀地分布遍及多个第一增强件和多个第二增强件中的单独的增强件。因此，根据本发明的结构件在低重量下具有特别高的机械稳定性。
区域主要可以由以下部件中的一个或多个界定：第一增强件、第二增强件、主体的外周边缘。可选地，下面将更详细讨论的存在的顶点增强件由第一增强件或第二增强件形成。
增强件或增强条通常形成为细长部件，例如可以具有梯形、矩形、半圆形、椭圆形、V形、T形或类似的横截面。
例如，主体的顶点可以由主体的形成主体的圆顶形状的其中一个表面的矩心设置。还可想到将顶点限定为主体的形成主体的圆顶形状的其中一个表面的、与主体的质量中心之间具有最小间距的点。此外，顶点还可被选择为主体的形成主体的圆顶形状的表面的、这些表面在此处具有最大或最小曲率的那些点之一。特别地，顶点可以位于主体的对称平面与主体的形成主体的圆顶形状的其中一个表面的交叉线上。特别优选地，定点可位于主体的对称平面与主体的形成主体的圆顶形状的其中一个表面的第二交叉线的交叉点上。
主体可以优选地具有至少一个对称平面。在这种情况下，第一平面和/或第二平面有利地与对称平面中的一个相同。这产生特别有利于结构件的机械稳定性的结构。
此外，可以使由多个第一增强件中的一个形成的第一顶点增强件被设置为延伸穿过主体的顶点，并且使多个第二增强件中的一个形成的第二顶点增强件被设置为延伸穿过主体的顶点。结果，实现了结构件的特别高的机械稳定性。
第一曲率方向可以是在顶点处引出的第一主曲率方向，并且第二曲率方向可以是在顶点处引出的第二主曲率方向。
特别地，可以使第一增强件和第二增强件被设置为在每种情况下具有相对于第一平面和第二平面的凹形曲率轨迹，使得在每种情况下由两个第二增强件和两个第一增强件界定的、结构件的多个区域中的两个在每种情况下具有彼此相差至多15％、优选地至多10％并且尤其优选地至多5％的表面积。在这种表面积彼此相差的情况下，可以通过给定了尺寸的结构件和给定了最大允许表面积的区域来使用最小数量的增强件，由此实现极低的部件重量。
第一增强件和第二增强件优选在每种情况下由至少一个纤维复合条形成。特别地，可以使多个第一增强件或第二增强件中的一个第一增强件或第二增强件被设置为由多个被称为纤维束的相互搁置的纤维复合条形成。例如，可以彼此上下堆叠高达80个纤维束。纤维束通常宽度在1.5mm和20mm之间的范围内，优选在5mm和18mm之间的范围内，特别优选在10mm和15mm之间的范围内。例如，结构件可以在增强件的区域中具有2mm和8mm之间的范围内的厚度，并且例如在没有增强件的区域中具有1.5mm和5mm之间的厚度。在上述范围内，产生机械性能良好的重量特别轻的结构件。
主体优选具有至少两个纤维复合材料层。在这种情况下，特别地可以使主体的纤维复合材料层被设置为在每种情况下由在条纵向方向上延伸的多个纤维复合条形成，第一纤维复合材料层的纤维复合条的条纵向方向相对于相邻纤维复合材料层的纤维复合条的条纵向方向倾斜地或垂直地、大体上横向地延伸。
此外，可以使增强件被设置为至少部分地嵌在两个纤维复合材料层之间。作为此的替代，增强件可以设置在主体的第一表面和/或第二表面上。第一表面和第二表面朝向彼此相反的方向定向。其中一个表面优选为凸形弯曲，另一表面为凹形弯曲，例如，由此限定圆顶形或大致圆顶的主体。
特别地，结构件可以具有外周终端部，该外周终端部沿主体的外周边缘延伸并与主体的外周边缘连接，使得主体的外周边缘相对于所述外周终端部的宽度位于外周终端部内，使外周终端部形成结构件的边缘。
如果主体的外周边缘位于外周终端部内，则结构件可有利地形成为在外周终端部的区域内具有恒定的厚度。因此，在增强件的区域和无增强件的区域中产生的结构件的不同厚度通过外周终端部补偿。结构件因此容易固定在主体结构上，特别是固定在增压机身上。
根据本发明，还提供一种用于制造结构件的方法。特别地，所述方法具有如下步骤：
通过以下步骤来形成半成品结构的步骤：
-在工具部件的轮廓表面上铺设纤维复合材料半成品的步骤，所述纤维复合材料半成品包括用基质材料预浸渍的纤维层，所述轮廓表面的表面轨迹使得纤维复合材料半成品形成具有外周边缘和顶点的圆顶主体结构；
-在纤维复合材料上铺设多个第一增强件的步骤，使得所述第一增强件在每种情况下在位于外周边缘中的第一对点的两个点之间延伸，从而在构件外周方向上被间隔开，使得所述第一增强件在每种情况下具有相对于第一平面的凹形曲率轨迹，所述第一平面在顶点处引出的第一曲率方向上延伸并穿过所述第一曲率方向的曲率中心点；以及
-在纤维复合材料上铺设多个第二增强件的步骤，使得所述第二增强件在每种情况下在位于外周边缘中的第二对点的两个点之间延伸，从而在构件外周方向上被间隔开，使得所述第二增强件具有相对于第二平面的凹形曲率轨迹，所述第二平面在顶点处引出的第二曲率方向上延伸并穿过所述第二曲率方向的曲率中心点；以及
-在施加压力的情况下加热半成品结构的步骤，并且从而硬化基质材料，以由纤维复合材料半成品形成主体，并使第一增强件和第二增强件与主体连接。
在该方法中还可以设置在形成半成品结构时，在铺设第二增强件后铺设另外的纤维复合材料半成品。
还可以使纤维复合材料半成品被设置为通过在工具部件的轮廓表面上连续步骤至少两层纤维复合材料层来铺设。在这种情况下，所述纤维复合材料层有利地被布置为，其中第一纤维复合材料层通过在条纵向方向上展开多个纤维复合条形成，并且通过展开多个纤维复合条使至少一个另外的纤维复合材料层接着该第一纤维复合材料层形成，使得来自所述另外的纤维复合材料层的纤维复合条的条纵向方向在每种情况下相对于相邻纤维复合材料层的纤维复合条的条纵向方向倾斜地成直角或大体横向地延伸。
总的来说，在该方法中还可以使多个第一增强件和多个第二增强件被设置为通过在纤维复合材料半成品上展开至少一个纤维复合条来铺设。
关于该方法的纤维复合条通常可以通过与关于结构件(在此特别是关于增强件)公开的纤维复合条相同的方式构造。
根据本发明，还提供了包括根据上述任一种实施方式的结构件的增压机身。特别地，该增压机身可以是交通工具的增压机身，该交通工具特别是航空器、航天器、船舶(特别是潜艇)或道路、铁路或两栖用交通工具的增压机身。增压机身还可安装在固定设施中，例如建筑物或建造物。通常，增压机身限定可以设定恒定压力的内部，存在于该内部的压力不同于增压机身周围的环境压力。
在这种情况下，结构件可以通过连接件与交通工具的主体结构连接。特别优选地，结构件可附接到航空器的已知称为耐压舱壁的增压机身上。
“纤维复合材料”在此通常理解为具有至少一层优选为螺纹状的增强纤维的材料，例如碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、芳纶纤维、硼纤维、矿物纤维、天然纤维或合成纤维或它们的混合物，所述至少一层增强纤维嵌在基质材料中，该基质材料例如热固性树脂、热塑性树脂、弹性树脂或通常为合成树脂或天然树脂等。
“圆顶体”在此通常理解为具有彼此相反定向的至少一个第一表面和一个第二表面的主体或构件，第一表面和/或第二表面在每种情况下以弯曲的方式在至少一个方向上、特别是具有弯曲轨迹的主体或构件的中心线上延伸，在垂直于其中一个表面的横截面中且在其曲率方向上，中心线为在每种情况下在横截面中与第一表面上的点和第二表面上的点间距相同的数个点，在第一表面和第二表面上的相应点为彼此具有最小间距的点。通过举例的方式，圆顶表面在此理解为至少部分为圆顶形、球形、抛物线形或壳体形的主体。
“曲率中心点”在此通常理解为圆的中心点，该圆具有半径，该半径最接近在某一区域的特定点处的曲率方向上的该区域的曲率或者最接近在某一曲线的特定点处的该曲线的曲率。
对于方向规定和轴线，特别是对于与物理结构的轨迹、轴线的轨迹、“横向于”另一轴线的方向或结构有关的方向规定和轴线，方向或结构在此理解为使得它们(特别是结构的特定点中引出的切线)在每种情况下以大于或等于45°、优选大于或等于60°、特别优选相互垂直的角度延伸。
附图说明
下面将参照附图描述本发明。在附图中：
图1是根据本发明的优选实施方式的结构件的立体图；
图2是图1中所示出的结构件的第一表面的平面图；
图3是图1中所示出的结构件的第二表面的平面图，该第二表面在第一表面的相对方向上取向；
图4是图3中所示出的结构件的字母Z标示的区域的细节视图；
图5是根据本发明的结构件的实施方式的剖视图，其产生于沿图4中绘制的线A-A的剖面中；
图6是根据本发明的结构件的实施方式的剖视图，其产生于沿图4中绘制的线B-B的剖面中；
图7是结构件的主体的通过示例的方式叠在一起的纤维复合材料层的示意图；
图8示出了包括根据本发明的增压机身的交通工具的实施方式；
图9是根据本发明的方法步骤的顺序的示意图。
具体实施方式
如果无相反说明，则附图中相同的附图标记表示相同或功能上类似的部件。
图1示出了根据本发明的结构件1的优选实施方式。结构件1具有由纤维复合材料形成的主体2。主体2主要形成为具有外周边缘3和顶点4的圆顶体，并且特别地包括第一表面2a和在第一表面2a的相对方向上取向的第二表面2b。在图1所示出的实施方式中，第一表面2a为凸形弯曲的并且第二表面2b为凹形弯曲的。
图1-3通过示例的方式示出了具有对称圆顶样形状的主体2。这种类型的成形提供了高机械稳定性，特别是在对第二表面2a施加压力时。然而，总的来说还可想到非对称形状的主体2。
例如，主体2的顶点4可以由主体2的第一表面2a或第二表面2b的矩心设置。还可想到将顶点4限定为主体2的第一表面2a或第二表面2b的、与主体的质量中心之间具有最小间距的点。此外，顶点4还可被选择为主体2的第一表面2a或第二表面2b的、第一表面2a或第二表面2b在此处具有最大或最小曲率的那些点之一。特别地，顶点4可以位于主体2的对称平面与主体2的第一表面2a或第二表面2b的交叉线上，并且可以特别优选地位于主体2的对称平面与主体2的第一表面2a或第二表面2b的第二交叉线的交叉点上。
在顶点4处，主体2的第一表面2a或第二表面2b、优选地主体2的第一表面2a和第二表面2b可以至少在一个曲率方向上弯曲。曲率也可以为零。总的来说，可以在顶点处限定由第一表面2a或第二表面2b的曲率产生的第一曲率方向K1和第二曲率方向K2。
如果主体2的第一表面2a和/或第二表面2b在顶点4处、在至少两个方向上弯曲，则第一曲率方向K1可被选择为在表面2a和2b之一在顶点处弯曲的一个方向上延伸。第二曲率方向K2可被选择为与第一曲率方向K1成角度地延伸。
如果在顶点4处主体2的第一表面2a和第二表面2b仅在一个方向上以弯曲形式延伸，则可通过该方向设置第一曲率方向K1。第二曲率方向K2可被选择为与第一曲率方向K1成角度地延伸、优选垂直于第一曲率方向K1延伸。
如果在顶点4处主体2的第一表面2a和第二表面2b的曲率为零，则第一曲率方向K1可以被选择为基本按照期望来延伸，但是优选地沿着对称线或对称轴线。第二曲率方向K2可以被选择为以一定角度延伸，优选地垂直于第一曲率方向K1。
第一曲率方向K1主要是在顶点4处引出的第一主曲率方向，并且第二曲率方向K2可以是在顶点4处引出的第二主曲率方向。在此情况下，第一曲率方向K1与第二曲率方向K2相互垂直地延伸。
主要地，第一曲率方向K1可以是横向的，并且特别是垂直于机械主载荷方向。
如图1至图3所示，结构件1具有多个第一增强件11和多个第二增强件12，增强件11、12在每种情况下与主体2连接。主要地，第一增强件11横向于或倾斜于第二增强件12延伸。特别地，可以使一个第一增强件11和一个第二增强件12被设置为在每种情况下仅在一个点处相交。
特别是如图3中所见，第一增强件11在每种情况下在位于主体2的外周边缘3处的第一对点的两个点PA1、PE1之间延伸，从而在构件外周方向U1上被间隔开。第一增强件11在点PA1、PE1之间延伸，使得它们在每种情况下相对于第一平面E1具有凹形曲率轨迹。第一平面E1在顶点4处引出的第一曲率方向K1上延伸并且穿过第一曲率方向K1和顶点4的曲率中心点M1。
此外，第二增强件12也在每种情况下在位于外周边缘3中的第二对点的两个点PA2、PE2之间延伸，从而在构件外周方向U1上被间隔开。第二增强件12在点PA2、PE2之间延伸，使得所述部件相对于第二平面E2具有凹形曲率轨迹。第二平面E2在顶点4处引出的第二曲率方向K2上延伸并且穿过第二曲率方向K2和顶点的曲率中心点M2。
平面E1特别地由顶点4处的第一曲率方向K1和第一径向矢量以及顶点4来限定，该第一径向矢量的方向由顶点4和第一曲率方向K1的曲率中心点M1来限定。平面E2特别地由顶点4处的第二曲率方向K2和第二径向矢量以及顶点4来限定，该第二径向矢量的方向由顶点4和第二曲率方向K2的曲率中心点M2来限定。
例如，增强件11，12相对于平面E1、E2的凹的轨迹可以被理解为，指的是第一增强件11和第二增强件12在平面E1、E2中的观察方向上、即在每种情况下在第一径向矢量或第二径向矢量的方向上并且垂直于相关联的曲率方向K1、K2向平面E1、E2凹形地延伸，特别地如图2和3中清楚可见的那样。
例如，增强件11、12相对于平面E1、E2的凹形曲率轨迹还可以理解为，指的是增强件11、12在平面E1、E2中的观察方向上沿着弯曲的线延伸，对于该弯曲的线的每个点来说，属于该点的曲率中心点在每种情况下位于线的相对侧，类似于平面E1或E2那样。换句话说，弯曲的线的点的曲率中心点和相关平面E1，E2位于弯曲的线的相对侧，特别地如图2和图3清楚可见的那样。
此外，增强件11、12相对于平面E1、E2的凹形曲率轨迹还可以理解为，指的是增强件11、12在位于主体的外周边缘3内侧的每个点处都具有与在点PA1、PE1之间或在点PA2、PE2之间短程地延伸的连接线相比与平面E1或E2之间具有更小的法向间距。
优选地，可以使增强件11、12被设置为在主体2上沿着主体2与具有椭圆形横截面的柱体相交时产生的截面线延伸。在这种情况下，椭圆柱体的中心轴线优选地位于主体2的外部，并且特别地可以平行于第一方向矢量或第二方向矢量延伸。在图1-6所示的结构件1的实施方式中，增强件11、12在每种情况下沿着这种类型的截面线延伸，根据本示例，椭圆柱体的半径随着相应的增强件11、12与平面E1或E2之间的间距增大而减小，并且柱体的轴线与第一连接向量和第二连接向量平行地延伸。
第一对点的点PA1、PE1在每种情况下位于平面E1的同一侧上，并且优选地各自位于平面E2的不同侧上。第二对点的点PA2、PE2在每种情况下位于平面E2的同一侧上，并且优选地各自位于平面E1的不同侧上。这在图3中通过示例的方式示出。
如上所述，将增强件11、12布置为使得它们相对于相应的平面E1和E2凹形地延伸的优点在于，在主体2的区域15、16的给定的最大表面积由增强件11、12且可选地由主体的外周边缘3界定的情况下，在主体2的边缘区域中也可以实现具有较大表面积的区域15、16。因此，整体上使得区域15、16均不超出最大表面积所需的增强件11、12的数量被减少。同时，机械负载因此更均匀地分布遍及多个第一增强件11和多个第二增强件12中的单独的增强件。因此，根据本发明的结构件1在低重量下具有特别高的机械稳定性。
由于单独的第一增强件11和第二增强件12相对于平面E1、E2的上述凹形路径，因此所述部件的曲率半径相对较大。增强件11、12因此不会很大程度地弯曲，这对于机械稳定性、特别是对于结构件的制造是有利的。最后提到的方面将在下面更详细地讨论。
如图1-3所示，结构件1可以具有延伸穿过主体2的顶点4的第一顶点增强件13和同样延伸穿过主体2的顶点4的第二顶点增强件14。第一顶点增强件13由多个第一增强件11中的一个形成，并且第二顶点增强件14由多个第二增强件12中的一个形成。特别地，可以使第一顶点增强件13被设置为在第一平面E1中延伸，并且使第二顶点增强件14被设置为在第二平面E2中延伸。
尤其优选的是，使第一增强件11和第二增强件12在每种情况下被设置为相对于第一平面E1和第二平面E2具有凹形曲率轨迹，使得在每种情况下，结构件1的多个区域15中的两个在每种情况下具有彼此相差预定量的表面积，例如，相差至多15％，优选地相差至多10％，并且尤其优选地相差至多5％。区域15在每种情况下通过两个第二增强件和两个第一增强件被界定于此。以这种方式，通过给定了尺寸的结构件1和给定了最大允许表面积的区域15，可以使用最小数量的增强件11、12，由此实现极低的部件重量。
如图5和6中通过示例的方式示出的那样，第一增强件11和第二增强件12在每种情况下通过至少一个纤维复合条7形成，该纤维复合条7已知为牵引件。如图6所示，增强件11、12优选地通过叠在一起并且各自具有极小的厚度的多个纤维复合条7形成。单独的纤维复合条7在每种情况下包括被基质材料包围的纤维层。
主体6也可以由至少两个纤维复合材料层8形成。在这个例子中，特别地，可使主体2的纤维复合材料层8被设置为在每种情况下由多个纤维复合条7形成，如图5-7中通过示例的方式示出的那样。如图7示意性地示出的，在这个例子中，可特别地使第一纤维复合材料层18的纤维复合条7被设置为在第一条纵向方向L18上延伸，并且邻近第一纤维复合材料层18放置的纤维复合材料层19的纤维复合条被设置为在第二条纵向方向L19上延伸，第一条纵向方向L18和第二条纵向方向L19相对于彼此倾斜地延伸。以这种方式，可以容易地制造尤其稳定的平面部件。
特别地，增强件11、12可以至少部分被嵌于两个纤维复合材料层8、18、19之间。特别地，单独的纤维复合条8可位于由纤维复合材料层8、18、19限定的、主体2的相对于构件厚度方向T1的横截面中，如图6中通过示例的方式示出的那样。在图6所示的示例中，加强件12在主体2中伸入深度d12。
以这种方式，实现了主体2到增强件11、12的尤为良好的连接，由此，结构件1具有尤其高的机械稳定性。
作为替换，增强件11、12可以设置在主体2的表面2a、2b中的一个上。因此能以尤其简单的方式制造结构件1。
例如，增强件件11、12可具有矩形、半圆形、T形、三角形或梯形横截面。图4和6通过示例的方式示出了具有梯形横截面的第二增强件12。
此外，可以使结构件1被设置为具有外周终端部5。所述终端部沿着主体2的外周边缘3延伸并且被连接到外周边缘3。尤其如图4所示，主体的外周边缘3相对于外周终端部5的宽度b5位于外周终端部5内，如此外周终端部形成结构件1的边缘6。由于主体的外周边缘3位于外周终端部5内，因此能够有利地形成结构件1，使得在外周终端部5的区段中具有恒定的厚度t5，如图5中通过示例的方式示出的那样。产生于增强件11、12的区段中的不同的厚度t12和产生于没有增强件11的区域中的结构件的厚度t2因此通过外周终端部5被补偿。结构件1因此容易被安装在机身结构上，尤其是容易被安装在增压机身50上。
同增强件一样，外周终端部5可以通过相连接且叠在一起的多个纤维复合条7构造而成。
图8通过示例的方式示出了根据本发明的用于交通工具60的增压机身50，交通工具60在这个例子中为航空器61。增压机身60包括通过上述的其中一种方式形成的结构件1。
图8还通过示例的方式示出了通过上述的其中一种方式形成的结构件1的根据本发明的使用。因此，提供了结构件1在交通工具60的增压机身50中、特别是在航空器61的增压机身50中的使用。
图9通过示例的方式示出了用于制造结构件1的方法的顺序。该方法特别地具有用于形成半成品结构的步骤S1。该步骤S1可特别地具有如下子步骤：
第一子步骤S1a，其包括在工具部件的轮廓表面铺设纤维复合材料半成品，该纤维复合材料半成品包括用基质材料预浸渍的纤维层，所述轮廓表面的表面轨迹使得纤维复合材料半成品形成具有外周边缘和顶点的圆顶主体结构。
第二子步骤S1b，其包括在纤维复合材料上铺设多个第一增强件，使得所述部件在每种情况下在位于外周边缘中的第一对点的两个点之间延伸，从而在构件外周方向上被间隔开，使得所述部件在每种情况下相对于第一平面具有凹形曲率轨迹，该第一平面在顶点处引出的第一曲率方向上延伸并穿过该第一曲率方向的曲率中心点。
另一子步骤S1c，其包括在纤维复合材料上铺设多个第二增强件，使得所述部件在每种情况下在位于外周边缘中的第二对点的两个点之间延伸，从而在构件外周方向上被间隔开，使得所述部件在每种情况下相对于第二平面具有凹形曲率轨迹，该第二平面在顶点处引出的第二曲率方向上延伸并穿过该第二曲率方向的曲率中心点。
所述方法还具有第二步骤S2，涉及到在施加压力的情况下加热在步骤S1中形成的半成品结构的步骤S2，并且由此使基质材料硬化，以通过纤维复合材料半成品形成主体，并使第一增强件和第二增强件与该主体连接。
步骤S1可特别地具有另一子步骤S1d，其在铺设第二增强件后进行，并且其中铺设了另外的纤维复合材料半成品。增强件11、12由此可以部分地或全部地嵌在主体的横截面中，特别是嵌在主体2的相邻两个纤维复合材料层18、19之间。
优选通过在工具部件的轮廓表面上连续布置至少两个纤维复合材料层来在步骤S1中铺设纤维复合材料半成品。
在这种情况下，特别地可以使纤维复合材料层8、18、19被设置为布置为其中通过在条纵向方向L18上展开多个纤维复合条7来形成第一纤维复合材料层18，并且通过展开多个纤维复合条7使至少一个另外的纤维复合材料层19接着该第一纤维复合材料层18形成，使得所述另外的纤维复合材料层19的纤维复合条7的条纵向方向L19在每种情况下与相邻的纤维复合材料层18的纤维复合条7的条纵向方向L18倾斜地延伸。
特别地，可以通过在纤维复合材料半成品上展开至少一个纤维复合条7来实施铺设多个第一增强件的步骤S1b和铺设多个第二增强件的步骤S1c。因此，可以使用相同的纤维复合条来形成用于形成主体2的纤维复合材料半成品并且形成增强件11、12。由此，可以特别有效地执行该方法。
基于增强件11、12的上述凹形轨迹，可铺设具有较大半径的纤维复合条7以形成增强件11、12。因此，可以在不产生折叠的情况下使用更宽的条或纤维束。在使用更宽的纤维束时，每次沉积的材料量增加，并且同时由于用于形成增强件11、12的更宽的纤维束的更高的强度，因此针对每个增强件11、12来说只需要较少数量的纤维束。因此，减少了结构件1的制造时间，并且同时在低重量下实现了高构件强度。
附图标记列表
1 结构件
2 主体
3 主体的外周边缘
4 主体的顶点
5 外周终端部
6 结构件的边缘
7 纤维复合条、纤维束
8 主体的纤维复合材料层
11 第一增强件
12 第二增强件
13 第一顶点增强件
14 第二顶点增强件
15 在每种情况下由第一增强件和第二增强件二者界定的区域
16 由第一增强件和第二增强件以及外周边缘界定的区域
18 主体的第一纤维复合材料层
19 主体的相邻的纤维复合材料层
50 增压机身
60 交通工具
61 航空器
d12 增强件进入主体的穿透深度
t2 结构件在无增强件区域中的厚度
t12 结构件在增强件区域中的厚度
E1 第一平面
E2 第二平面
L18、L19 纤维复合材料层的条长度方向
K1 第一曲率方向
K2 第二曲率方向
M1 第一曲率方向的曲率中心点
M2 第二曲率方向的曲率中心点
PA1、PE1 第一对点的点
PA2、PE2 第二对点的点
T1 构件厚度方向
U1 构件外周方向

Claims (16)

1.一种结构件(1)，其包括由纤维复合材料形成的主体(2)、多个第一增强件(11)和多个第二增强件(12)；
其中主体(2)形成为具有外周边缘(3)和顶点(4)的圆顶体；
其中第一增强件(11)与主体(2)连接并在每种情况下在位于外周边缘(3)上的第一对点的两个点(PA1，PE1)之间延伸，从而在构件外周方向(U1)上被间隔开，使得所述第一增强件在每种情况下具有相对于第一平面(E1)的凹形曲率轨迹，所述第一平面在顶点(4)处引出的第一曲率方向(K1)上延伸并穿过所述第一曲率方向和顶点(4)的曲率中心点(M1)；并且
其中第二增强件(12)与主体(2)连接并在每种情况下在位于外周边缘(3)中的第二对点的两个点(PA2，PE2)之间延伸，从而在构件外周方向(U1)上被间隔开，使得所述第二增强件在每种情况下具有相对于第二平面(E2)的凹形曲率轨迹，所述第二平面在顶点(4)处引出的第二曲率方向(K2)上延伸并穿过所述第二曲率方向和顶点(4)的曲率中心点(M2)。
2.根据权利要求1所述的结构件(1)，其中，由多个第一增强件(11)中的一个形成的第一顶点增强件(13)延伸穿过主体(2)的顶点(4)，并且由多个第二增强件(12)中的一个形成的第二顶点增强件(14)延伸穿过主体(2)的顶点(4)。
3.根据权利要求1或2所述的结构件(1)，其中，第一曲率方向(K1)是在顶点(4)处引出的第一主曲率方向，并且第二曲率方向(K2)是在顶点(4)处引出的第二主曲率方向。
4.根据前述权利要求中任一项所述的结构件(1)，其中，第一增强件(11)和第二增强件(12)在每种情况下具有相对于第一平面(E1)和第二平面(E2)的凹形曲率轨迹，使得在每种情况下由两个第二增强件和两个第一增强件在每种情况下界定的结构件(1)的多个区域(15)中的两个在每种情况下具有彼此偏离至多15％、优选地至多10％、特别地优选至多5％的表面积。
5.根据前述权利要求中任一项所述的结构件(1)，其中，第一增强件(11)和第二增强件(12)在每种情况下由至少一个纤维复合条(7)形成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的结构件(1)，其中，主体(2)具有至少两个纤维复合材料层(8)。
7.根据权利要求6所述的结构件(1)，其中，主体(2)的纤维复合材料层(8)在每种情况下由在条纵向方向上延伸的多个纤维复合条(7)形成，其中第一纤维复合材料层(18)的纤维复合条(7)的条纵向方向(L18)相对于相邻的纤维复合材料层(19)的纤维复合条的条纵向方向(L19)倾斜地延伸。
8.根据权利要求6或7所述的结构件(1)，其中，增强件(11，12)至少部分地嵌在两个纤维复合材料层(8，18，19)之间。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的结构件(1)，其中，增强件(11，12)设置在主体(2)的表面(2a，2b)上。
10.根据前述权利要求中任一项所述的结构件(1)，其中，所述结构件具有外周终端部(5)，其沿主体(2)的外周边缘(3)延伸并且与该外周边缘(3)连接，使得主体的外周边缘(3)相对于外周终端部(5)的宽度(b5)位于外周终端部(5)内，使得外周终端部形成结构件(1)的边缘(6)。
11.一种用于制造结构件(1)的方法，所述方法具有如下步骤：
通过以下步骤来形成半成品结构的步骤(S1)：
在工具部件的轮廓表面上铺设纤维复合材料半成品的步骤(S1a)，所述纤维复合材料半成品包括用基质材料预浸渍的纤维层，所述轮廓表面的表面轨迹使得纤维复合材料半成品形成具有外周边缘和顶点的圆顶主体结构；
在纤维复合材料上铺设多个第一增强件的步骤(S1b)，使得所述第一增强件在每种情况下在位于外周边缘中的第一对点的两个点之间延伸，从而在构件外周方向上被间隔开，使得所述第一增强件在每种情况下具有相对于第一平面的凹形曲率轨迹，所述第一平面在顶点处引出的第一曲率方向上延伸并穿过所述第一曲率方向的曲率中心点；以及
在纤维复合材料上铺设多个第二增强件的步骤(S1c)，使得所述第二增强件在每种情况下在位于外周边缘中的第二对点的两个点之间延伸，从而在构件外周方向上被间隔开，使得所述第二增强件在每种情况下具有相对于第二平面的凹形曲率轨迹，所述第二平面在顶点处引出的第二曲率方向上延伸并穿过所述第二曲率方向的曲率中心点；以及
在施加压力的情况下加热半成品结构的步骤(S2)，并且从而硬化基质材料，以由纤维复合材料半成品形成主体，并使第一增强件和第二增强件与主体连接。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在形成半成品结构时，在铺设第二增强件后铺设另外的纤维复合材料半成品。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，通过在工具部件的轮廓表面上连续布置至少两个纤维复合材料层来铺设纤维复合材料半成品。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，纤维复合材料层被布置为，其中第一纤维复合材料层通过在条纵向方向上展开多个纤维复合条形成，并且通过展开多个纤维复合条使至少一个另外的纤维复合材料层接着该第一纤维复合材料层形成，使得该另外的纤维复合材料层的纤维复合条的条纵向方向在每种情况下相对于相邻的纤维复合材料层的纤维复合条的条纵向方向倾斜地延伸。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中，通过在纤维复合材料半成品上展开至少一个纤维复合条来实施铺设多个第一增强件的步骤(S1b)和铺设多个第二增强件的步骤(S1c)。
16.一种用于交通工具(60)的增压机身(50)，其包括根据权利要求1至10中任一项所述的结构件(1)。
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