CN110000958A - 带有斜向纤维的派型预型件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在增强复合结构体中使用的三维织造预型件，其可以在两个或更多个垂直接合的组件之间均匀地传递剪切负荷，包括：第一层经向纤维；第二层经向纤维；以及一层或多层纬向纤维，其中，所述纬向纤维垂直于所述第一层和所述第二层中的经向纤维并与所述经向纤维交织以形成多层预型件，所述多层预型件以相对于所述经向纤维和所述纬向纤维离轴或斜向(非0/90度)的角度切割以形成所述多层预型件的基底的边缘，所述第一层中的经向纤维与所述第二层中的经向纤维交换位置，以形成预定宽度的U形夹。

Description

带有斜向纤维的派型预型件

本申请是申请日为2013年2月13日、申请号为201380019808.8、发明名称为“带有斜向纤维的派型预型件”之申请的分案申请。

技术领域

本发明总体涉及织造预型件，特别涉及在增强复合材料中使用的织造预型件，这种织造预型件可以平织然后折叠成其最终形状。

参考引用

文中针对产品所提及的所有专利、专利申请、文档、引文、厂家使用指南、说明书、产品技术规格、以及产品图表，在此以引用的方式并入本文，并且可以在本发明的实践中采用。

背景技术

当前，广泛使用增强复合材料来生产结构组件，特别在期望结构组件具有重量轻、牢固、坚韧、耐热、自支撑并且适合于形成及成形这些特性的应用中。这些组件用在例如航空、航天、卫星、娱乐(如赛艇、赛车中)以及其它应用中。

通常这种组件由嵌置在基质材料中的增强材料组成。增强组件可以由诸如玻璃、碳、陶瓷、芳族聚酰胺、聚乙烯和/或其它材料制成，这些材料呈现出期望的物理性能、热性能、化学性能和/或其它性能，其中首要性能是高强度，以抵抗应力损坏。通过使用这种增强材料(其最终成为成品组件的构成部件)，将增强材料的期望特性如极高的强度，赋予成品复合组件。通常可以将组分增强材料机织、针织成期望结构和形状，或者使其取向成期望结构和形状，用于增强预型件。通常会特别注意保证所选组分增强材料的性能能够得到最佳利用。通常将这种增强预型件与基质材料结合，从而，形成期望的成品组件，或者制成备料用于最终制成成品组件。

在构造出期望的增强预型件之后，可以将预型件浸渍在基质材料中，从而，典型地，使增强预型件包埋在基质材料中，以及，基质材料充满增强预型件构成部件之间的空隙区域。基质材料可以是广泛多样材料中的一种或一些材料，诸如环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、陶瓷、碳和/或其它材料，这些材料也呈现出期望的物理性能、热性能、化学性能和/或其它性能。选择用作基质的材料与增强预型件的材料可以相同也可以不同，并且，可以具有或者不具有相当的物理性能、化学性能、热性能或其它性能。然而，通常，用作基质的材料与增强预型件的材料不是相同的材料，或者不具有相当的物理性能、化学性能、热性能或其它性能，这是因为在使用复合材料时通常首要目的是在成品中获得性能的组合，而这种性能组合无法通过单独使用一种组分材料获得。这样组合后，可以通过热固或其它已知方法，使增强预型件和基质材料在同一操作中固化和稳定化，然后进行生产期望组件的其它操作。在这一点上应当注意到，在这样固化之后，基质材料中的硬化团块通常非常牢固地粘附于增强材料(例如，增强预型件)。结果，特别地，经由成品组件中位于纤维之间作为粘合剂的基质材料，成品组件上的应力可以有效地传递至增强预型件的组分材料，并由其承受。

通常，期望生产出的组件结构不是简单几何形状，诸如原有的板状、片状、长方体或者立方体等简单几何形状。做到这一点的一种方法是，将这些基本几何形状组合成期望的更复杂的形式。通过将如上述方式制成的增强预型件相对彼此以一定角度(通常为直角)结合，形成一种这样的典型组合。经结合增强预型件的这种角形布置的通常目的是产生期望形状，以形成包括一个或多个端壁或者例如“T”形交叉的增强预型件，或者，以加固方式所得到的增强预型件与复合结构的组合，在暴露于外力诸如压力或张力时，这种加固方式能够抵抗此时产生的偏斜或损坏。在任何情况下，相关的考虑是使构成组件之间的各接合处尽可能牢固。增强预型件组分本身具有期望的极高强度时，接合处的薄弱实际上成为结构“链”中的“薄弱环节”。

美国专利No.6,103,337中提出了交叉构造的示例，其披露内容在此以引用方式并入本文。该篇引文提出了将两个增强板结合到一起成为T形的有效措施。

为了形成这种接合，过去已经提出了多种其它建议方式。有的建议彼此独立地形成并硬化板件和角形加劲件(angled stiffening element)，角形加劲件具有单个的板接触面，或者在其一端分为两部分以形成两个分叉且共面的板接触面。然后，使用热固性粘合剂或其它粘合剂材料，通过粘附方式粘接，使加劲件的一个或多个板接触面与其它组件的接触面相结合，从而将两个部件连接起来。然而，当张力施加于复合结构体的硬化板或表皮时，由于连接的有效强度是粘合剂的有效强度而非基质材料的有效强度，很低的负荷就会导致“剥离”力，此“剥离”力使加劲件与板件在其界面处分离。

在这些组件的界面处无法使用金属螺钉或铆钉，因为这种附加物至少局部破坏并弱化了复合结构体自身的完整性，增加了重量，并且带来这些部件与周围材料之间热膨胀系数上的差异。

解决这一问题的其它方法基于引入高强度纤维穿过结合区域的概念，通过使用诸如将一种组件缝合到另一种组件上并且依赖于缝合线的方法，来引入这种增强纤维使其进入并且穿过接合部位。美国专利No.4,331,495以及其分案美国专利No.4,256,790示出了这样一种方法。这些专利披露在用粘合方式粘合的纤维层所制成的第一复合板与第二复合板之间形成了接合处。按现有技术方式，使第一板在一端分叉，从而形成两个分叉且共面的板接触面，用未固化的挠性复合线穿过两板进行缝合，使第一板的板接触面与第二板相结合。然后，使板和线“共固化”，也就是，同时固化。美国专利No.5,429,853中提出了改进结合强度的另一方法。

尽管现有技术努力改进增强复合材料的结构整体性并取得了成功，特别是在美国专利No.6,103,337中，然而，仍然希望对其进行改进，或者，通过使用粘合剂或机械联接之外的其它方法来解决该问题。考虑到这一点，一种方法是可以通过专用机器生产一种织造三维(“3D”)结构体。然而，所涉及的花费相当可观，而且，针对生产一种简单结构体就需要提供一种织机，这也很难接受。不考虑这一事实的话，可以加工成纤维增强复合组件的3D预型件仍是可取的，因为相对于常规的二维层合复合材料，3D预型件提供了增强的强度。在要求复合材料承载面外负荷的应用中，这些预型件尤其有用。然而，以上所讨论的现有技术预型件，其承受高面外负荷的能力、在自动织机加工中织造的能力、以及改变预型件各部分厚度的能力有限。

另一方法是织造二维(“2D”)结构体并将其折叠成3D形状。在常规有梭织机上可以织造具有特定结构形状诸如“T”形、“I”形、“H”形或“派(Pi，π)”形截面的纤维预型件，以及，几件现有专利描述了织造这种结构体的方法(例如，美国专利No.6,446,675、美国专利No.6,712,099、以及美国专利No.6,874,543)。

许多复合结构体利用派形预型件来接合两个或两个以上垂直的复合板。例如，图1中示出典型派形预型件100的剖视图。预型件通常具有两个处于竖向位置的竖立腿125、135，在腿125、135之间形成U形夹116。然而，腿125、135与基底120可以垂直、或非垂直、或成一定角度。通过沿预型件100的纵向长度重复完整织造序列来形成相邻竖向截面，织造出预型件100。织造过程产生连续长度的预型件100，然后，将其切成期望长度以进行安装。

在飞机结构中，派形预型件的使用已经被证明是一种有效途径，以将负荷从一个组件例如框架或翼梁的腹板传递进入另一组件例如机身或机翼蒙皮。对于使该派形(Pi)件承受轴向的拉伸/压缩负荷、拉断负荷和/或侧弯折负荷的结构体而言，此需求更为突出。

在许多应用中，派形预型件要在两个组件之间传递剪切负荷，例如，如图2中所示的情况。图2示出一种T形剪切加载配置，其中派形预型件100用来连接例如垂直板30、40，以及，在粗箭头表示的相反方向施加剪切负荷50。然而，在这种配置中，与用于其它负荷情况时相比，常规的派形件对于这类负荷几乎无效。常规派形预型件沿预型件的长度(轴向)以及在横向(沿基底的宽度以及沿竖立腿的高度)具有增强材料。结构体中的这类纤维取向通常称为0度取向、+/-90度取向。对于轴向、拉断、以及侧弯折的情形，这类取向提供与主要加载方向平行的纤维。然而，在以上如图2中所描述的对于承载剪切负荷而言很重要的离轴方向，常规派形件没有提供纤维。

发明内容

据此，本发明的一个目的是提供一种织造预型件，其可以在两个或更多个垂直接合的组件之间均匀地传递剪切负荷。

本发明的另一目的是提供一种织造派形预型件，其在离轴方向或斜向(任意的非0/90度方向，并且通常为+/-45度方向，但是不局限于+/-45度方向)，具有纤维增强作用，对于某些复合结构体中承载剪切负荷这是重要的。

本发明的又一目的是提供一种织造预型件，其是对迄今所能得到的现有预型件和/或增强复合结构体的替代和/或改进的设计。

据此，本发明的一种实施例是一种形成织造预型件例如派形预型件的方法，包括下列步骤：设置第一层经向纤维，设置平行于第一层经向纤维的第二层经向纤维，以及设置一层或多层纬向纤维，其中，纬向纤维垂直于第一层和第二层中的经向纤维，使纬向纤维与第一层和第二层中的经向纤维交织，以形成多层预型件，其中，第一层中的经向纤维与第二层中的经向纤维交换位置，以形成具有预定宽度的U形夹，其中，经向纤维和纬向纤维相对于预型件的U形夹处于斜向(非0/90度)角度。

本发明的另一实施例是在增强复合结构体中使用的一种织造预型件，该预型件包括第一层经向纤维、平行于第一层经向纤维的第二层经向纤维、以及一层或多层纬向纤维，其中，纬向纤维垂直于第一层和第二层中的经向纤维，其中，使纬向纤维与第一层和第二层中的经向纤维交织，以形成多层预型件，其中，第一层中的经向纤维与第二层中的经向纤维交换位置，以形成具有预定宽度的U形夹，其中，经向纤维和纬向纤维相对于预型件的U形夹处于斜向(非0/90度)角度。该预型件可以是具有基底和两个竖立腿的派形预型件，其中，基底和腿一体方式织造，以及，上述预型件具有处于斜向(非0/90度)角度的离轴方向增强作用。

虽然本文具体讨论了派形预型件，但本方法也可以用于制造其它截面形状，诸如“T”形或“T”形加劲件，其具有垂直于“T”形顶部伸出的“T”形的翼片，或者其它形状，诸如具有三个或更多腿的预型件，或者“H”形或“I”形预型件。

本方法可以用来织造具有可变厚度或可变长度或高度的腿的预型件，这些腿可以互相平行或成一定角度。预型件的腿沿预型件的长度可以是线状的或非线状的。例如，预型件的腿可以具有正弦曲线形、锯齿形、阶梯形或波浪形结构。预型件的腿可以由均匀宽度U形夹或可变宽度U形夹分开。可以使用经向纤维的任意合适图案，即层与层、穿过厚度的角度互锁、正交等，来织造本预型件。尽管优选碳纤维，但本发明可应用于几乎任何其它纤维类型，诸如玻璃、陶瓷、芳族聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯等、或者其组合。

根据本发明的预型件用于机械或结构接合，其具有三维织纹结构，用纬向纤维织造，从而提供经向纤维层的层与层互锁、以及各层内的纤维互锁。尽管本文所描述的示例性实施例涉及层与层互锁，但对于本发明的实践而言这并非必须。预型件的部分层可以没有层与层互锁。本织造预型件通过定向纤维传递面外负荷，从而使层间张力减至最小。本预型件具有基底和一个或多个从基底延伸的腿，基底和一个或多个腿各自具有至少一层经向纤维。在具有两层或更多层经向纤维的预型件中，基底和/或腿的外端可以具有楔形边缘，例如，通过以阶状图案终止经向纤维的多个层而形成楔形边缘。

为了更好地理解本发明、其操作优点、以及通过其使用获得的特定目的，请参考所附说明内容，其中示出了本发明优选的非限制性的实施例。

本文中术语“包含的”和“包含”可以指“包括的”和“包括”，或者可以具有美国专利法中通常赋予术语“包含的”或“包含”的含义。如果在权利要求中使用，术语“主要由……构成的”或“主要由……构成”具有它们在美国专利法中的含义。下文描述本发明的其它方面，或者，通过下文描述，本发明的其它方面(在本发明的范围内)将更为明了。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，附图并入说明书中，并且构成说明书的一部分。本文给出的附图图示本发明的不同实施例，并与说明书一起来说明本发明的原理。附图中：

图1是常规派形预型件的示意性端视图；

图2是示例性复合结构体中T形剪切加载配置的示意图；

图3是放置在成型工具中时纤维必须符合的弯折半径的图示；

图4图示根据本发明的一种示例性实施例在织造预型件的制备方法中所涉及的步骤；

图5中(a)是根据本发明的一种示例性实施例所形成的派形预型件沿图4中线5(a)-(a)的示意性剖视图；

图5中(b)是根据本发明的一种示例性实施例的派形预型件的示意性剖视图；

图6是根据本发明的一种示例性实施例处于竖立位置以及离轴增强的织造派形预型件的示意性轮廓图；以及

图7中(a)、(b)和(c)是根据本发明的一种示例性实施例的织造派形预型件的经纱和纬纱路径的示意图。

具体实施方式

下文说明中术语“纤维”和“纱”可互换使用。然而，本文中使用时“纤维”和“纱”可以指单丝纱、复丝纱、加捻纱、复丝纤维束、变形纱、编织纤维束、包覆纱、双组分单丝纱、以及由牵切纤维制成的纱。

现在参见图4，根据本发明的派形预型件300可以在任意常规织机215上织造。例如，图4是织机215的俯视图，预型件300仍在机器上，处于织造织物从织机取出之前的“织造时”的形式。织物300中的竖向线代表经向纤维或经纱312，以及，横向线代表纬向纤维或纬纱314。尽管优选碳纤维，但经向纤维和/或纬向纤维实际上可以是任意其它纤维类型，诸如玻璃、陶瓷、芳族聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯等、或者其组合。

预型件300用至少两层经向纤维312和至少一层纬向纤维314织造。尽管平纹是一种常见图案，但实施本发明时可以使用本领域普通技术人员已知的任意织造图案，只要使纤维相对于预型件的腿取向于斜向(非0/90度)角度即可。织纹结构本身可以是下列文献所披露的任意类型：美国专利No.6,446,675、美国专利No.6,712,099、美国专利No.6,874,543、美国专利No.7,712,488、和美国专利No.8,079,387，上述专利的全部内容在此以引用方式并入本文。

预型件300中的经向纤维312大致互相平行，沿各纤维的纵向长度稍有起伏，并且排列成大致竖向列。纬向纤维314与两层经向纤维312交织，从而形成如图4中所示的预型件。跨越预型件300的黑斜线代表交织接合处304，此处，来自织物顶层318的经向纤维312以及纬向纤维314与来自底层322的经向纤维312以及纬向纤维314交换位置，例如，如图7(a)中所示。在织造期间，在行进的纬向列314中规定用于行进的经向列312的交换点，导致本文所谓的“斜向”派形预型件，其具有相对于接合处304成斜向角度的增强作用。尽管图4只示出跨越预型件300宽度的一条斜线，但取决于最终派形预型件所要求的尺寸，跨越预型件的宽度可以形成任意数量的接合处。类似地，虽然图4中图示相对于经纱和纬纱以+/-45度的角度形成接合处，但本发明并不局限于此，也就是，接合处可以以不同于常规0度、+/-90度取向的任意角度形成。例如，接合处可以+35/-55度的角度形成，反之亦然。应当注意到，增强作用的取向角度可以取决于成品派形预型件所承受的负荷方向。

预型件300织造之后，将织造材料从织布机或织机取出，并且，以相对于预型件的长度和宽度斜向的方式，将该织造材料切割成条带，例如，如图4中的虚线所示。虚线只用作示例，以及，取决于结构体的最终用途，可以改变所切割预型件的实际尺寸和形状。在将端部切成一定长度之后，派形预型件具有传统形状，但增强作用位于斜向上。在切成期望尺寸条带之后，预型件仍是扁平的，如图5(a)中所示，类似于传统织造时的派形预型件。位于U形夹316(竖立腿之间的空间)任一侧的顶层经向纤维312表示为315、320，其现在形成用于竖立腿的材料，以及，织造预型件的底层经向纤维表示为310，其形成斜向派形预型件的基底。从织造预型件300上切下材料条带之后，通过将位于U形夹216任一侧的材料抬起，可以形成斜向派形预型件300的腿315、320，例如，如图5(b)中所示。腿315、320可以与基底310垂直、或非垂直、或成一定角度。基底310和腿315、320各自包含至少一层经向纤维312，以及，如果有两层或多层经向纤维，则可以具有可选的楔形边缘。虽然在图7(a)和图7(b)以及上述示例中，图示单层结构用于基底和腿，但本发明并不局限于此，基底和腿可以使用任意数量的层。例如，如果期望较厚的基底，则基底可以包括两层或更多层经向纤维，以及，如果腿上需要厚度，则各腿可以包括两层或更多层经向纤维。

通过将竖立腿与基底的交叉接合处设计为相对于织造织物的经向成非零角度，织造本发明的斜向派形预型件300。此接合处可以宽于仅仅一根经纱，以及，也可以是几根经纱，这同样取决于派形预型件的最终用途，如图7(c)中所示。根据本发明的斜向派形预型件具有相对于预型件的U形夹方向成斜向角度的增强作用，例如，如图6所示，从而，提供了在剪切加载方向的增强组件。此外，在基底与竖立腿的交叉接合处纤维增强的有效半径能够更大，例如，如在图3能看到的那样。将纤维限制到边缘中时，如在成型工具中，纤维必须符合的半径会影响纤维损伤量、以及派形预型件的残余强度。相比于与边缘斜向的纤维20，垂直于边缘弯折的纤维被迫以更小半径弯折。对于本发明的斜向派形预型件，使该半径增大两倍，以及，较大的半径不容易受到纤维断裂的影响，从而更有效地利用了纤维的特性。

应当注意到，虽然所有经向纤维描绘成具有相同直径，但本发明并不局限于此。例如，基底中的经向纤维可具有比腿中的经向纤维更小的横截面面积。

通过使相继的多个层终止，例如，通过以短于先前层的长度、按一定角度切割经向纤维和/或纬向纤维，在预型件的外缘上可以形成楔形边缘。例如，两个腿315、320的边缘和/或基底310的边缘可以具有楔形边缘。与经向纤维层全部以相同长度终止的预型件相比，基底或竖立腿中具有楔形边缘的斜向派形预型件对剥离负荷具有更好的抵抗性。另外，经向楔形纤维使用较小的纤维尺寸，允许从预型件到与之接合的组件进行更顺畅、更渐进的过渡。

根据本发明的一种示例性实施例是一种用于带有多个腿315、320的预型件的织造方法，这种方法使得这些腿在斜向(非0/90度)方向不必一定是线状的。在一种示例性实施例中，这些腿在斜向(非0/90度)方向可以正弦曲线方式、锯齿状方式、斜线方式、弯曲方式、或非线状方式、或上述方式的组合移动。取决于应用，U形夹316的宽度也可沿其长度改变。在一些情况下，预型件可以具有零宽度U形夹，也就是，形成预型件的多个层在其互换位置的部位处可以彼此相交。根据本实施例，通过从预型件中形成竖立腿315、320的部分选择性地退出一些经向纤维和/或纬向纤维，同时在其它区域添加经向纤维和/或纬向纤维，可以实现腿在位置方面的变换。在这种情况下，取代纬向纤维，可以使用经向纤维来提供层与层互锁。预型件的一些层也可以没有层与层互锁。

尽管平纹是用于织造根据本发明的预型件的优选图案，但在实施本发明时可以使用本领域普通技术人员已知的任意织造图案，只要使纤维相对于派形预型件的腿取向于斜向(非0/90度)角度即可。织纹结构本身可以是下述文献中所披露的任意一种：美国专利No.6,446,675、美国专利No.6,712,099、美国专利No.6,874,543、美国专利No.7,712,488、和美国专利No.8,079,387，上述专利的全部内容在此以引用方式并入本文。

虽然图7示出了本文所描述的斜向派形预型件的实施例，其中使纬向纤维314在层318与层322之间交换，但本发明也适用于经向纤维312在层318与层322之间交换，以及经向纤维和纬向纤维都在层之间交换。

在复合结构体中可以使用诸如这样的预型件，以增强连接处，以及，以将预型件组合成更复杂的结构体，诸如飞机中的翼梁和翼肋。根据本发明形成的派形预型件可以在两个或更多个垂直方式连接的组件之间均匀地传递剪切负荷。该件在离轴或斜向(非0/90度)方向具有纤维增强作用，对于在某些复合结构体中承受剪切负荷这是非常重要的。

本方法也可以用于制造其它截面形状，诸如“T”形或“T”加劲件(其具有相对于“T”形的顶部以正弦曲线方式行进的“T”形的翼片)，或者其它形状，诸如具有三个或更多个腿、或者具有“I”形或“H”形结构的预型件。本方法可以用来织造具有可变厚度或可变长度/高度的腿的预型件，这些腿在一个或多个平面中可以互相平行或成一定角度。可以使用任意合宜的织造图案，即，层与层、穿过厚度方向的角度互锁、正交等，来织造预型件。尽管优选碳纤维，但本发明可应用于几乎任意其它纤维类型，诸如玻璃纤维、陶瓷纤维、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、牵切纤维诸如牵切碳纤维(SBC)、或者其组合。

虽然本文所描述的示例性实施例涉及层与层互锁，但对于本发明的实践而言这不是必须的。预型件的部分层可以没有层与层互锁。可以使用经向纤维的任何合宜的图案，即层与层、穿过厚度的角度互锁、正交等，织造本预型件。根据本发明的预型件用于机械或结构接合处，其具有三维织纹结构，用纬向纤维织造，从而提供经向纤维层的层与层互锁、以及各层内的纤维互锁。虽然本文所描述的示例性实施例涉及层与层互锁，但对于本发明的实践这并非必须。预型件的部分层可以没有层与层互锁。本织造预型件通过定向纤维传递面外加载，从而使层间张力减至最小。本预型件具有基底和从基底延伸的一个或多个腿，基底以及一个或多个腿各自具有至少一层经向纤维。基底和/或腿的外端可以具有楔形边缘，例如，通过以一定角度切割，以阶状图案终止经向纤维的多个层，形成该楔形边缘。

通常，将一类纤维例如碳纤维用于经向纤维和纬向纤维二者，来织造本预型件。然而，本预型件也可以是使用由多种材料如碳纤维和玻璃纤维制成的纤维/纱线的织造图案。这些结构可以导致具有更高韧性、降低的成本、并且优化了热膨胀性能的预型件。织造图案可包括一种材料类型的所有经向纤维和另一材料类型的所有纬向纤维；或者，织造图案可以具有交替类型的经向纤维和/或纬向纤维，这些经向纤维和/或纬向纤维排列成例如遍及该层的任意图案。

因此，本发明实现了其目的和优点，以及，尽管在此披露并具体说明了本发明的优选实施例，但并不限制本发明的范围，本发明的范围应当由所附权利要求确定。

以下内容对应于母案申请中的原始权利要求书，现作为说明书的一部分并入此处：

1.一种在增强复合结构体中使用的织造预型件，所述预型件包括：

第一层经向纤维；

第二层经向纤维，其平行于所述第一层经向纤维；以及

一层或多层纬向纤维，

其中，所述纬向纤维垂直于所述第一层和所述第二层中的经向纤维，

其中，使所述纬向纤维与所述第一层和所述第二层中的经向纤维交织，以形成多层预型件，

其中，所述第一层中的经向纤维与所述第二层中的经向纤维交换位置，以形成预定宽度的U形夹，

其中，相对于所述预型件的U形夹，所述经向纤维和所述纬向纤维处于离轴或斜向(非0/90度)角度。

2.根据项1所述的预型件，进一步包括基底和两个或更多个腿。

3.根据项2所述的预型件，其中，将所述两个或更多个腿相对于所述基底折叠，从而形成竖立腿。

4.根据项3所述的预型件，其中，由零宽度或非零宽度的U形夹使所述两个或更多个腿分开。

5.根据项2所述的预型件，其中，与各所述腿相比，所述基底具有同样的或更多的层，或者，反之亦然。

6.根据项2所述的预型件，其中，所述基底和/或所述腿的边缘成楔形。

7.根据项2所述的预型件，其中，所述腿与所述基底垂直、或非垂直、或成一定角度。

8.根据项1所述的预型件，其中，所述经向纤维和所述纬向纤维由玻璃、碳、芳族聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯或其组合制成。

9.根据项2所述的预型件，其中，所述腿具有相等的或不等的长度和/或高度。

10.根据项2所述的预型件，其中，所述腿被可变宽度的U形夹分开。

11.根据项2所述的预型件，其中，所述腿沿所述预型件的长度是线状的或非线状的。

12.根据项1所述的预型件，其中，所述预型件是派形、“T”形、“H”形、或“I”形的预型件。

13.根据项1所述的预型件，其中，所述离轴角度或所述斜向角度是+/-45度。

14.一种形成织造预型件的方法，所述方法包括以下步骤：

设置第一层经向纤维；

设置平行于所述第一层经向纤维的第二层经向纤维；以及

设置一层或多层纬向纤维，其中，所述纬向纤维垂直于所述第一层和所述第二层中的经向纤维，

使所述纬向纤维与所述第一层和所述第二层中的经向纤维交织，以形成多层预型件，

其中，所述第一层中的经向纤维与所述第二层中的经向纤维交换位置，以形成预定宽度的U形夹，

其中，所述经向纤维和所述纬向纤维相对于所述预型件的U形夹处于离轴或斜向(非0/90度)角度。

15.根据项14所述的方法，进一步包括切割预定长度和宽度的所述织造预型件的步骤。

16.根据项15所述的方法，进一步包括下述步骤：将所述织造预型件中位于所述U形夹任一侧的部分折叠，以形成基底以及两个或多个竖立腿。

17.根据项16所述的方法，其中，与各所述腿相比，所述基底具有同样的或更多的层，或者，反之亦然。

18.根据项16所述的方法，其中，所述基底和/或所述腿的边缘成楔形。

19.根据项16所述的方法，其中，所述腿与所述基底垂直、或非垂直、或成一定角度。

20.根据项14所述的方法，其中，所述经向纤维和所述纬向纤维由玻璃、碳、芳族聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯或其组合制成。

21.根据项16所述的方法，其中，所述腿具有相等的或不等的长度和/或高度。

22.根据项16所述的方法，其中，所述两个或更多个腿被零宽度或非零宽度的U形夹分开。

23.根据项16所述的方法，其中，所述腿由可变宽度的U形夹分开。

24.根据项16所述的方法，其中，所述腿沿所述预型件的长度是线状的或非线状的。

25.根据项14所述的方法，其中，所述预型件是派形、“T”形、“H”形、或“I”形的预型件。

26.根据项14所述的方法，其中，所述离轴角度或所述斜向角度是+/-45度。

27.一种派形预型件，包括：

基底和两个竖立腿，其中，所述基底和所述腿一体方式织造，以及，所述预型件在相对于所述U形夹的斜向(非0/90度)角度具有离轴增强作用。

Claims (26)

1.一种在增强复合结构体中使用的三维织造预型件，所述预型件包括：

第一层经向纤维；

第二层经向纤维，其平行于所述第一层经向纤维；以及

一层或多层纬向纤维，

其中，所述纬向纤维垂直于所述第一层和所述第二层中的经向纤维并与所述第一层和所述第二层中的经向纤维交织以形成多层预型件，

其中，所述多层预型件以相对于所述经向纤维和所述纬向纤维离轴或斜向(非0/90度)的角度切割以形成所述多层预型件的基底的边缘，使得相对于所述预型件的基底的所述边缘，所述经向纤维和所述纬向纤维处于离轴或斜向(非0/90度)，

其中，所述第一层中的经向纤维与所述第二层中的经向纤维交换位置，以形成预定宽度的U形夹，所述U形夹平行于所述预型件的基底的所述边缘并相对于所述预型件的基底的所述经向纤维和所述纬向纤维处于离轴或斜向(非0/90度)角度。

2.根据权利要求1所述的预型件，进一步包括两个或更多个腿。

3.根据权利要求2所述的预型件，其中，将所述两个或更多个腿相对于所述基底折叠，从而形成竖立腿。

4.根据权利要求3所述的预型件，其中，由零宽度或非零宽度的U形夹使所述两个或更多个腿分开。

5.根据权利要求2所述的预型件，其中，与各所述腿相比，所述基底具有同样的或更多的层，或者，反之亦然。

6.根据权利要求2所述的预型件，其中，所述基底和/或所述腿的边缘成楔形。

7.根据权利要求2所述的预型件，其中，所述腿与所述基底垂直、或非垂直、或成一定角度。

8.根据权利要求1所述的预型件，其中，所述经向纤维和所述纬向纤维由玻璃、碳、芳族聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯或其组合制成。

9.根据权利要求2所述的预型件，其中，所述腿具有相等的或不等的长度和/或高度。

10.根据权利要求2所述的预型件，其中，所述腿被可变宽度的U形夹分开。

11.根据权利要求2所述的预型件，其中，所述腿沿所述预型件的长度是线状的或非线状的。

12.根据权利要求1所述的预型件，其中，所述预型件是派形、“T”形、“H”形、或“I”形的预型件。

13.根据权利要求1所述的预型件，其中，所述离轴角度或所述斜向角度是+/-45度。

14.一种形成三维织造预型件的方法，所述方法包括以下步骤：

设置第一层经向纤维；

设置平行于所述第一层经向纤维的第二层经向纤维；以及

设置一层或多层纬向纤维，其中，所述纬向纤维垂直于所述第一层和所述第二层中的经向纤维，

使所述纬向纤维与所述第一层和所述第二层中的经向纤维交织，以形成多层预型件，

以相对于所述经向纤维和所述纬向纤维离轴或斜向(非0/90度)的角度切割所述多层预型件以形成所述多层预型件的基底的边缘，

其中，所述第一层中的经向纤维与所述第二层中的经向纤维交换位置，以形成预定宽度的U形夹，所述U形夹平行于所述预型件的基底的所述边缘并相对于所述预型件的基底的所述经向纤维和所述纬向纤维处于离轴或斜向(非0/90度)角度。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括切割预定长度和宽度的所述织造预型件的步骤。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括下述步骤：将所述织造预型件中位于所述U形夹任一侧的部分折叠，以形成两个或多个竖立腿。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，与各所述腿相比，所述基底具有同样的或更多的层，或者，反之亦然。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述基底和/或所述腿的边缘成楔形。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述腿与所述基底垂直、或非垂直、或成一定角度。

20.根据权利要求14所述的方法，其中，所述经向纤维和所述纬向纤维由玻璃、碳、芳族聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯或其组合制成。

21.根据权利要求16所述的方法，其中，所述腿具有相等的或不等的长度和/或高度。

22.根据权利要求16所述的方法，其中，所述两个或更多个腿被零宽度或非零宽度的U形夹分开。

23.根据权利要求16所述的方法，其中，所述腿由可变宽度的U形夹分开。

24.根据权利要求16所述的方法，其中，所述腿沿所述预型件的长度是线状的或非线状的。

25.根据权利要求14所述的方法，其中，所述预型件是派形、“T”形、“H”形、或“I”形的预型件。

26.根据权利要求14所述的方法，其中，所述离轴角度或所述斜向角度是+/-45度。