CN107891631A - 一种复合材料交织结构及其铺层方法 - Google Patents

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孙文文
黄晓川
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Abstract

本发明涉及一种复合材料交织结构及其铺层方法，属于复合材料制造技术领域。本发明的复合材料交织结构铺层结构由三个以上不同方向铺层间的网格交织组成层合结构单元，并可通过调整铺层交织顺序，将传统的2维铺层结构发展至2.5维铺层结构，大幅提高层间性能与抗冲击强度；且层合结构单元交织铺层角度和可根据载荷需要进行设计，具有可设计性，该结构可应用于复合材料抗冲击结构，较传统的编织结构，构件成型质量好、制造效率高，制造成本大幅度降低。

Description

一种复合材料交织结构及其铺层方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料交织结构及其铺层方法，属于复合材料制造技术领域。
背景技术
以碳纤维增强树脂基复合材料为代表的先进纤维增强树脂基复合材料由于具有高比强度、比刚度、优良的耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、土木等工程领域。传统的纤维增强树脂基复合材料层合板，采用预浸料单向带按一定的铺层顺序及角度进行铺放，加温加压固化。传统层合板为典型的二维结构，主要由面内纤维承载，由于纤维的强度远高于树脂基体的强度，层合板层间性能弱，易导致分层失效，抗冲击性能差。
传统铺层结构是采用预浸带铺满整个铺层，制得的层合板层间力学性能较弱。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术不足，提出一种复合材料交织结构及其铺层方法，该方法将整铺层分解为多个铺层交织铺放，形成2.5维的铺层结构，即铺层与铺层之间保持一定的纤维连续性，以达到提高层合板层间性能和抗冲击损伤容限。
本发明的技术解决方案是：
一种复合材料交织结构，该结构包括n个循环单元；循环单元中预浸带有m个方向，循环单元中有k×m个铺层；其中m≤8，m≥3，k的取值范围为k≥2；
循环单元上的预浸带之间的缝隙(k-1)×d，d等于预浸带的带宽；
循环单元中第一层中的预浸带的铺层角度为a1，第二层中的预浸带的铺层角度为a2，第三层中的预浸带的铺层角度为a3，…第m层中的预浸带的铺层角度为am，第m+1层中的预浸带的铺层角度为a1，第m+2层中的预浸带的铺层角度为a2，第m+3层中的预浸带的铺层角度为a3，…第2m层中的预浸带的铺层角度为am…第(k-1)×m+1层中的预浸带的铺层角度为a1，第(k-1)×m+2层中的预浸带的铺层角度为a2，第(k-1)×m+3层中的预浸带的铺层角度为a3，…第k×m层中的预浸带的铺层角度为am；
每层中的预浸带之间均间隔k-1个带宽；
第m+1层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第一层中的预浸带的间隔中，与第一层的预浸带相邻；
第m+2层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第二层中的预浸带的间隔中，与第二层的预浸带相邻；
第m+3层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第三层中的预浸带的间隔中，与第三层的预浸带相邻；
第2m层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第m层中的预浸带的间隔中，与第m层的预浸带相邻；
…第(k-1)×m+1层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第一层中的预浸带的间隔中，与第(k-2)×m+1层的预浸带相邻；
第(k-1)×m+2层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第二层中的预浸带的间隔中，与第(k-2)×m+2层的预浸带相邻；
第(k-1)×m+3层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第三层中的预浸带的间隔中，与第(k-2)×m+3层的预浸带相邻；
…第k×m层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第m层中的预浸带的间隔中，与第(k-1)×m层的预浸带相邻。
相邻循环单元中，前一个单元的最后p个铺层与后一个单元的前p个铺层调换铺放顺序，即先铺放后一个单元的前p个铺层，再铺放前一个单元的最后p个铺层，p的取值范围为0＜p≤m-2。
该结构为面对称的2.5维结构，该结构包括2n个循环单，在第n个循环最后p个铺层之前添加一个中性铺层，该铺层的预浸带的铺层角度为b，b与a1、a2…am都不相同，预浸带之间的间隔为一个带宽；
第n+1个循环单元到第2n个循环单元的铺放顺序与前n个循环单元的铺层顺序完全对称，即第n+1个循环单元的第一层和第n个循环单元的最后一层完全相同，第n+1个循环单元的第二层和第n个循环单元的倒数第二层完全相同，依此类推。在第n+1个循环单元的前p个铺层之后添加一个中性铺层，该铺层的预浸带的铺层角度为b，预浸带之间的间隔为一个带宽，铺放在第n个循环中的中性铺层的间隔中，两个中性铺层形成层间交织结构。
相邻铺层之间存在连续预浸带，相邻铺层之间的连续预浸带与铺层所在平面的夹角的正切值tanα≤0.125。。
一种复合材料交织结构的铺层方法，该方法的步骤包括：
(1)在构件表面铺第一层预浸带，直至铺满构件表面；第一层预浸带的铺层角度为a1，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
(2)在步骤(1)得到的第一层预浸带上铺第二层预浸带，直至铺满构件表面；第二层预浸带的铺层角度为a2，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
(3)在步骤(2)得到的第二层预浸带上铺第三层预浸带，直至铺满构件表面；第三层预浸带的铺层角度为a3，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
…
(m)在步骤(m-1)得到的第m-1层预浸带上铺第m层预浸带，直至铺满构件表面；第m层预浸带的铺层角度为am，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
(m+1)在步骤(m)得到的第m层预浸带上铺第m+1层预浸带，第m+1层预浸带铺层位置为第一层预浸带的间隔内，与第一层的预浸带相邻，直至铺满构件表面；第m+1层预浸带的铺层角度为a1，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
(m+2)在步骤(m+1)得到的第m+1层预浸带上铺第m+2层预浸带，第m+2层预浸带铺层位置为第二层预浸带的间隔内，与第二层的预浸带相邻，直至铺满构件表面；第m+2层预浸带的铺层角度为a2，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
…
(2m)在步骤(2m-1)得到的第2m-1层预浸带上铺第2m层预浸带，第2m层预浸带铺层位置为第m层预浸带的间隔内与第m层的预浸带相邻，，直至铺满构件表面；第2层预浸带的铺层角度为am，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
…
((k-1)×m+1)在步骤((k-1)×m)得到的第(k-1)×m层预浸带上铺第(k-1)×m+1层预浸带，第(k-1)×m+1预浸带铺层位置为第一层预浸带的间隔内，与第(k-2)×m+1层的预浸带相邻；
((k-1)×m+2)在步骤((k-1)×m+1)得到的第(k-1)×m+1层预浸带上铺第(k-1)×m+2层预浸带，第(k-1)×m+2预浸带铺层位置为第二层预浸带的间隔内，与第(k-2)×m+2层的预浸带相邻；
…
(k×m)在步骤(k×m-1)得到的第k×m-1层预浸带上铺第k×m-1层预浸带，第k×m预浸带铺层位置为第m层预浸带的间隔内，与第(k-1)×m层的预浸带相邻；
至此，完成一个循环的铺层。
循环所有的步骤，完成所有的循环单元的铺层；
在铺层过程中，相邻循环单元中，前一个单元的最后p个铺层与后一个单元的前p个铺层调换铺放顺序，即先铺放后一个单元的前p个铺层，再铺放前一个单元的最后p个铺层，p的取值范围为0＜p≤m-2。
在铺层过程中，若制件本身要求铺层为对称结构，则按如下步骤铺放：
(i)对称结构的铺层的循环单元数应为2n，前n个循环单元按照步骤(1)至步骤(k×m)铺放，并调换前一个单元最后p个铺层与后一个单元的前p个铺层的铺放顺序，形成具有n个循环单元的2.5维层间交织铺层结构；在第n个循环最后p个铺层之前添加一个中性铺层，该铺层的预浸带的铺层角度为b，b与a1-am都不相同，预浸带之间的间隔为一个带宽；
(ii)第n+1个循环单元到第2n个循环单元的铺放顺序与前n个循环单元的铺层顺序完全对称，即第n+1个循环单元的第一层和第n个循环单元的最后一层完全相同，第n+1个循环单元的第二层和第n个循环单元的倒数第二层完全相同，依此类推。在第n+1个循环单元的前p个铺层之后添加一个中性铺层，该铺层的预浸带的铺层角度为b，预浸带之间的间隔为一个带宽，铺放在(i)中中性铺层的间隔中，两个中性铺层形成层间交织结构；
(iii)完成第n+2个到第2n个循环单元，即得到具有对称结构的2.5维层间交织铺层结构。
在铺层过程中，相邻预浸带之间应存在间隙，间隙的宽度不大于0.5mm。
所述的铺层结构单元其原材料预浸料为碳纤维预浸料、芳纶预浸料或玻璃纤维预浸料中的一种或两种以上预浸料的组合体，如一个方向铺层采用芳纶预浸料，另一方向铺层采用碳纤维预浸料；同方向铺层也可采用两种预浸料间隔铺放。
有益效果
(1)本发明的铺层结构实现了相邻铺层间网格交织，通过网状交织结构的应用，提高了整体变形能力，可大幅度提升复合材料环形抗冲击性能，并降低了构件成本；本发明的交织铺层结构单元由两个铺放方向变为多个铺放方向，并将原来构件的2维层合结构拓展为2.5维交织铺层结构，提高了构件的抗冲击损伤性能。
(2)本发明的铺层结构，由三个不同方向的网状层间交织铺层组成，形成铺层结构单元，且铺层结构单元之间可以通过层合形成构件，也可通过调整铺层顺序形成对称或非对称的2.5维层间交织结构构件。层间交织铺层角度、厚度、和铺层结构单元数量皆可根据载荷需要进行设计调整。
附图说明
图1为本发明准各向同性层间交织铺层制作过程示意图；
图2为本发明非对称层间交织2.5维铺层环形结构件步骤2铺放效果示意图；
图3为本发明非对称层间交织2.5维铺层环形结构件步骤3铺放效果示意图；
图4为本发明非对称层间交织2.5维铺层环形结构件步骤4铺放效果示意图；
图5为本发明非对称层间交织2.5维铺层环形结构件步骤5铺放效果示意图；
图6为本发明非对称层间交织2.5维铺层环形结构件步骤6铺放效果示意图；
图7为本发明非对称层间交织2.5维铺层环形结构件步骤7铺放效果示意图；
图8为本发明非对称层间交织2.5维铺层环形结构件步骤8铺放效果示意图；
图9试样冲击后损伤情况。
具体实施方式
一种复合材料交织结构，该结构包括n个循环单元；循环单元中预浸带有m个方向，循环单元中有k×m个铺层；其中m≥3(最佳取值范围m≤8)，k的取值范围为2≤k；
循环单元上的预浸带之间的缝隙(k-1)×d，d等于预浸带的带宽；
循环单元中第一层中的预浸带的铺层角度为a1，第二层中的预浸带的铺层角度为a2，第三层中的预浸带的铺层角度为a3，…第m层中的预浸带的铺层角度为am，第m+1层中的预浸带的铺层角度为a1，第m+2层中的预浸带的铺层角度为a2，第m+3层中的预浸带的铺层角度为a3，…第2m层中的预浸带的铺层角度为am…第(k-1)×m+1层中的预浸带的铺层角度为a1，第(k-1)×m+2层中的预浸带的铺层角度为a2，第(k-1)×m+3层中的预浸带的铺层角度为a3，…第k×m层中的预浸带的铺层角度为am。
每层中的预浸带之间均间隔k-1个带宽；
第m+1层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第一层中的预浸带的间隔中，与第一层的预浸带相邻；
第m+2层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第二层中的预浸带的间隔中，与第二层的预浸带相邻；
第m+3层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第三层中的预浸带的间隔中，与第三层的预浸带相邻；
第2m层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第m层中的预浸带的间隔中，与第m层的预浸带相邻；
…第(k-1)×m+1层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第一层中的预浸带的间隔中，与第(k-2)×m+1层的预浸带相邻；
第(k-1)×m+2层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第二层中的预浸带的间隔中，与第(k-2)×m+2层的预浸带相邻；
第(k-1)×m+3层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第三层中的预浸带的间隔中，与第(k-2)×m+3层的预浸带相邻；
…第k×m层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第m层中的预浸带的间隔中，与第(k-1)×m层的预浸带相邻；
以上为铺层结构的一个循环单元，根据制件厚度选择循环单元的个数n。
在铺层过程中，为了实现整体2.5维的铺层结构，进一步加强制件的层间层间性能，相邻循环单元中，前一个单元的最后p个铺层与后一个单元的前p个铺层调换铺放顺序，即先铺放后一个单元的前p个铺层，再铺放前一个单元的最后p个铺层，p的取值范围为0＜p≤m-2，p＝0时为2维层合结构；
在铺层过程中，相邻预浸带之间应存在一定间隙，使交织铺层的厚度可以均匀变化，间隙的宽度一般不大于0.5mm，最优范围为0.2mm-0.3mm。
一种复合材料交织结构的铺层方法，该方法的步骤包括：
(1)在构件表面铺第一层预浸带，直至铺满构件表面；第一层预浸带的铺层角度为a1，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
(2)在步骤(1)得到的第一层预浸带上铺第二层预浸带，直至铺满构件表面；第二层预浸带的铺层角度为a2，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
(3)在步骤(2)得到的第二层预浸带上铺第三层预浸带，直至铺满构件表面；第三层预浸带的铺层角度为a3，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
…
(m)在步骤(m-1)得到的第m-1层预浸带上铺第m层预浸带，直至铺满构件表面；第m层预浸带的铺层角度为am，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
(m+1)在步骤(m)得到的第m层预浸带上铺第m+1层预浸带，第m+1层预浸带铺层位置为第一层预浸带的间隔内，与第一层的预浸带相邻，直至铺满构件表面；第m+1层预浸带的铺层角度为a1，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
(m+2)在步骤(m+1)得到的第m+1层预浸带上铺第m+2层预浸带，第m+2层预浸带铺层位置为第二层预浸带的间隔内，与第二层的预浸带相邻，直至铺满构件表面；第m+2层预浸带的铺层角度为a2，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
…
(2m)在步骤(2m-1)得到的第2m-1层预浸带上铺第2m层预浸带，第2m层预浸带铺层位置为第m层预浸带的间隔内与第m层的预浸带相邻，，直至铺满构件表面；第2层预浸带的铺层角度为am，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
…
((k-1)×m+1)在步骤((k-1)×m)得到的第(k-1)×m层预浸带上铺第(k-1)×m+1层预浸带，第(k-1)×m+1预浸带铺层位置为第一层预浸带的间隔内，与第(k-2)×m+1层的预浸带相邻；
((k-1)×m+2)在步骤((k-1)×m+1)得到的第(k-1)×m+1层预浸带上铺第(k-1)×m+2层预浸带，第(k-1)×m+2预浸带铺层位置为第二层预浸带的间隔内，与第(k-2)×m+2层的预浸带相邻；
…
(k×m)在步骤(k×m-1)得到的第k×m-1层预浸带上铺第k×m-1层预浸带，第k×m预浸带铺层位置为第m层预浸带的间隔内，与第(k-1)×m层的预浸带相邻；
至此，完成一个循环的铺层。
循环上述的步骤，完成所有的循环单元的铺层。
在铺层过程中，为了实现整体2.5维的铺层结构，进一步加强制件的层间层间性能，相邻循环单元中，前一个单元的最后p个铺层与后一个单元的前p个铺层调换铺放顺序，即先铺放后一个单元的前p个铺层，再铺放前一个单元的最后p个铺层，p的取值范围为0＜p≤m-2，p＝0时为2维层合结构；
在铺层过程中，相邻预浸带之间应存在一定间隙，使交织铺层的厚度可以均匀变化，间隙的宽度一般不大于0.5mm，最优范围为0.2mm-0.3mm；
在铺层过程中，若制件本身要求铺层为对称结构，则按如下步骤铺放：
(i)对称结构的铺层的循环单元数应为2n，前n个循环单元按照步骤(1)至步骤(k×m)铺放，并调换前一个单元最后p个铺层与后一个单元的前p个铺层的铺放顺序，形成具有n个循环单元的2.5维层间交织铺层结构；在第n个循环最后p个铺层之前添加一个中性铺层，该铺层的预浸带的铺层角度为b，b与a1-am都不相同，预浸带之间的间隔为一个带宽；
(ii)第n+1个循环单元到第2n个循环单元的铺放顺序与前n个循环单元的铺层顺序完全对称，即第n+1个循环单元的第一层和第n个循环单元的最后一层完全相同，第n+1个循环单元的第二层和第n个循环单元的倒数第二层完全相同，依此类推。在第n+1个循环单元的前p个铺层之后添加一个中性铺层，该铺层的预浸带的铺层角度为b，预浸带之间的间隔为一个带宽，铺放在(i)中中性铺层的间隔中，两个中性铺层形成层间交织结构；
(iii)完成第n+2个到第2n个循环单元，即得到具有对称结构的2.5维层间交织铺层结构。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：准各向同性层间交织铺层层合板(m＝4，k＝2，p＝0)
如图1所示，具体步骤如下：
1)选取平板模具和碳纤维环氧树脂预浸带；
2)完成45°间隔1个带宽铺放1条预浸带，如此铺满整个平面；
3)完成90°间隔1个带宽铺放1条预浸带，如此铺满整个平面；
4)完成-45°间隔1个带宽铺放1条预浸带，如此铺满整个平面；
5)完成0°间隔1个带宽铺放1条预浸带，如此铺满整个平面；
6)将步骤2)间隔的带宽采用预浸带铺满45°预浸带，如此铺满整个平面；
7)将步骤3)间隔的带宽采用预浸带铺满90°预浸带，如此铺满整个平面；
8)将步骤4)间隔的带宽采用预浸带铺满-45°预浸带，如此铺满整个平面；
9)将步骤5)间隔的带宽采用预浸带铺满0°预浸带，如此铺满整个平面；
10)重复执行步骤2)至步骤8)可得到不同厚度的准各向同性层间交织铺层层合板，本例循环数n＝4，厚度为2.4mm；
11)将铺层板进入热压罐加温至180℃，加压至0.6MPa固化。
12)出罐后打磨去除毛刺，获得制品。
对制品进行开孔压缩力学性能测试，并与非交织的普通层合板性能进行对比，结果如表1所示。
表1开孔压缩性能测试
层间交织层合板的开孔压缩强度和开孔后的强度保持率(开孔压缩强度/压缩强度)比非交织层合板有明显提高，表明层间交织层合板具有更高的损伤容限。
实施例2：非对称层间交织2.5维铺层环形结构件(m＝3，k＝2，p＝1)
1)选取环形模具和碳纤维环氧树脂预浸带；
2)完成60°间隔1个带宽铺放1条预浸带，如此铺满整个筒体，记为60A，如图2所示；
3)完成-60°间隔1个带宽铺放1条预浸带，如此铺满整个筒体，记为-60A，如图3所示；
4)完成0°间隔1个带宽铺放1条预浸带，如此铺满整个筒体，记为0A，如图4所示；
5)将步骤2)间隔的带宽采用预浸带铺满60°预浸带，如此铺满整个筒体，记为60B，如图5所示；
6)将步骤3)间隔的带宽采用预浸带铺满-60°预浸带，如此铺满整个筒体，记为-60B，如图6所示；
7)重复步骤2)，如图7所示；
8)将步骤4)间隔的带宽采用预浸带铺满0°预浸带，如此铺满整个筒体，记为0B，如图8所示；
9)按铺层设计交替步骤3)-步骤8)以上6步，完成非对称层间交织2.5维铺层环形结构件的成型，最后一个循环跳过步骤7)，其铺层顺序为：
[±60A/0A][±60B/60A/0B/-60A/0A]n-1[±60B/0B]；
本例n＝8，制件厚度为4.8mm；
10)将成型的构件进入热压罐升温至180℃，加压至0.6MPa固化；
11)出罐后打磨去除毛刺，获得制品。
对制品进行取样进行低速冲击试验，并对冲击后的试验进行超声探伤分析，并将结果同非交织环形构件的取样进行对比，如图9所示。
从图中可以看出，交织环形构件试样的冲击后损伤面积明显小于非交织环形构件，这表明层间交织铺层结构具有较高的抗冲击损伤性能。
实施例3：对称层间交织2.5维结构铺层板(m＝3，k＝2，p＝1)
1)选取平板模具和碳纤维环氧树脂预浸带；
2)参照实施例2的铺放方式，完成一定厚度的非对称交织铺层板，其铺层顺序为：
[±60A/0A][±60B/60A/0B/-60A/0A]n-1[±60B]；
3)完成90°间隔1个带宽铺放1条预浸带，如此铺满整个平面，记为90A；
4)完成0B铺层铺放；
5)将步骤4)间隔的带宽采用预浸带铺满90°预浸带，如此铺满整个平面，记为90B；
6)按照步骤2)镜像铺层顺序完成交织铺层板对称部分的铺放，总的铺层顺序为：
本例n＝4，制件厚度为4.8mm
7)将铺层板进入热压罐加温至180℃，加压至0.6MPa固化。
8)出罐后打磨去除毛刺，获得制品。
对制品进行冲击后压缩性能测试，并与非交织的普通层合板进行比较，其结果如表2所示。
表2准各向同性层合板冲击后压缩性能
对比表2的数据可以看出，层间交织结构层合板的冲击后压缩强度和冲击后压缩强度保持率均(冲击后压缩强度/压缩强度)高于非交织结构层合板，说明层间交织2.5维层合结构具有更好的抗冲击损伤能力。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。

Claims (10)

1.一种复合材料交织结构，其特征在于：该结构包括n个循环单元；循环单元中预浸带有m个方向，循环单元中有k×m个铺层；其中m≥3，k的取值范围为k≥2；
循环单元上的预浸带之间的缝隙(k-1)×d，d等于预浸带的带宽；
循环单元中第一层中的预浸带的铺层角度为a1，第二层中的预浸带的铺层角度为a2，第三层中的预浸带的铺层角度为a3，…第m层中的预浸带的铺层角度为am，第m+1层中的预浸带的铺层角度为a1，第m+2层中的预浸带的铺层角度为a2，第m+3层中的预浸带的铺层角度为a3，…第2m层中的预浸带的铺层角度为am…第(k-1)×m+1层中的预浸带的铺层角度为a1，第(k-1)×m+2层中的预浸带的铺层角度为a2，第(k-1)×m+3层中的预浸带的铺层角度为a3，…第k×m层中的预浸带的铺层角度为am；
每层中的预浸带之间均间隔k-1个带宽；
第m+1层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第一层中的预浸带的间隔中，与第一层的预浸带相邻；
第m+2层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第二层中的预浸带的间隔中，与第二层的预浸带相邻；
第m+3层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第三层中的预浸带的间隔中，与第三层的预浸带相邻；
第2m层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第m层中的预浸带的间隔中，与第m层的预浸带相邻；
…第(k-1)×m+1层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第一层中的预浸带的间隔中，与第(k-2)×m+1层的预浸带相邻；
第(k-1)×m+2层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第二层中的预浸带的间隔中，与第(k-2)×m+2层的预浸带相邻；
第(k-1)×m+3层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第三层中的预浸带的间隔中，与第(k-2)×m+3层的预浸带相邻；
…第k×m层中的预浸带间隔k-1个带宽铺放，位于第m层中的预浸带的间隔中，与第(k-1)×m层的预浸带相邻。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料交织结构，其特征在于：m≤8。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料交织结构，其特征在于：相邻循环单元中，前一个单元的最后p个铺层与后一个单元的前p个铺层调换铺放顺序，即先铺放后一个单元的前p个铺层，再铺放前一个单元的最后p个铺层，p的取值范围为0＜p≤m-2。
4.一种复合材料交织结构，其特征在于：该结构为面对称的2.5维结构，该结构包括2n个循环单元，前n个循环单元采用与权利要求1、权利要求2或权利要求3一致的结构，在第n个循环的最后p个铺层之前添加一个中性铺层，该铺层的预浸带的铺层角度为b，b与a1、a2…am都不相同，预浸带之间的间隔为一个带宽；
第n+1个循环单元到第2n个循环单元的铺放顺序与前n个循环单元的铺层顺序完全对称，即第n+1个循环单元的第一层和第n个循环单元的最后一层完全相同，第n+1个循环单元的第二层和第n个循环单元的倒数第二层完全相同，依此类推。在第n+1个循环单元的前p个铺层之后添加一个中性铺层，该铺层的预浸带的铺层角度为b，预浸带之间的间隔为一个带宽，铺放在第n个循环中的中性铺层的间隔中，两个中性铺层形成层间交织结构。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种复合材料交织结构，其特征在于：相邻铺层之间存在连续预浸带，相邻铺层之间的连续预浸带与铺层所在平面的夹角的正切值tanα≤0.125。
6.一种复合材料交织结构的铺层方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)在构件表面铺第一层预浸带，直至铺满构件表面；第一层预浸带的铺层角度为a1，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
(2)在步骤(1)得到的第一层预浸带上铺第二层预浸带，直至铺满构件表面；第二层预浸带的铺层角度为a2，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
(3)在步骤(2)得到的第二层预浸带上铺第三层预浸带，直至铺满构件表面；第三层预浸带的铺层角度为a3，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
…
(m)在步骤(m-1)得到的第m-1层预浸带上铺第m层预浸带，直至铺满构件表面；第m层预浸带的铺层角度为am，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
(m+1)在步骤(m)得到的第m层预浸带上铺第m+1层预浸带，第m+1层预浸带铺层位置为第一层预浸带的间隔内，与第一层的预浸带相邻，直至铺满构件表面；第m+1层预浸带的铺层角度为a1，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
(m+2)在步骤(m+1)得到的第m+1层预浸带上铺第m+2层预浸带，第m+2层预浸带铺层位置为第二层预浸带的间隔内，与第二层的预浸带相邻，直至铺满构件表面；第m+2层预浸带的铺层角度为a2，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
…
(2m)在步骤(2m-1)得到的第2m-1层预浸带上铺第2m层预浸带，第2m层预浸带铺层位置为第m层预浸带的间隔内与第m层的预浸带相邻，，直至铺满构件表面；第2层预浸带的铺层角度为am，预浸带之间的间隔(k-1)×d；
…
((k-1)×m+1)在步骤((k-1)×m)得到的第(k-1)×m层预浸带上铺第(k-1)×m+1层预浸带，第(k-1)×m+1预浸带铺层位置为第一层预浸带的间隔内，与第(k-2)×m+1层的预浸带相邻；
((k-1)×m+2)在步骤((k-1)×m+1)得到的第(k-1)×m+1层预浸带上铺第(k-1)×m+2层预浸带，第(k-1)×m+2预浸带铺层位置为第二层预浸带的间隔内，与第(k-2)×m+2层的预浸带相邻；
…
(k×m)在步骤(k×m-1)得到的第k×m-1层预浸带上铺第k×m-1层预浸带，第k×m预浸带铺层位置为第m层预浸带的间隔内，与第(k-1)×m层的预浸带相邻；
至此，完成一个循环的铺层。
7.根据权利要求6所述的一种复合材料交织结构的铺层方法，其特征在于：循环所有的步骤，完成所有的循环单元的铺层；
在铺层过程中，相邻循环单元中，前一个单元的最后p个铺层与后一个单元的前p个铺层调换铺放顺序，即先铺放后一个单元的前p个铺层，再铺放前一个单元的最后p个铺层，p的取值范围为0＜p≤m-2。
8.根据权利要求4所述的一种复合材料交织结构的铺层方法，其特征在于：在铺层过程中，若制件本身要求铺层为对称结构，则按如下步骤铺放：
(i)对称结构的铺层的循环单元数应为2n，前n个循环单元按照步骤(1)至步骤(k×m)铺放，并调换前一个单元最后p个铺层与后一个单元的前p个铺层的铺放顺序，形成具有n个循环单元的2.5维层间交织铺层结构；在第n个循环最后p个铺层之前添加一个中性铺层，该铺层的预浸带的铺层角度为b，b与a1-am都不相同，预浸带之间的间隔为一个带宽；
(ii)第n+1个循环单元到第2n个循环单元的铺放顺序与前n个循环单元的铺层顺序完全对称，即第n+1个循环单元的第一层和第n个循环单元的最后一层完全相同，第n+1个循环单元的第二层和第n个循环单元的倒数第二层完全相同，依此类推。在第n+1个循环单元的前p个铺层之后添加一个中性铺层，该铺层的预浸带的铺层角度为b，预浸带之间的间隔为一个带宽，铺放在(i)中中性铺层的间隔中，两个中性铺层形成层间交织结构；
(iii)完成第n+2个到第2n个循环单元，即得到具有对称结构的2.5维层间交织铺层结构。
9.根据权利要求7或8所述的一种复合材料交织结构的铺层方法，其特征在于：在铺层过程中，相邻预浸带之间应存在间隙，间隙的宽度不大于0.5mm。
10.根据权利要求1-4任一所述的一种复合材料交织结构的铺层方法，其特征在于：所述的铺层结构单元其原材料预浸料为碳纤维预浸料、芳纶预浸料或玻璃纤维预浸料中的一种或两种以上预浸料的组合体。
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