CN110155303A - 用于提高抗冲击损伤性能的具有层间波纹部的层压复合结构以及形成该结构的系统及方法 - Google Patents

用于提高抗冲击损伤性能的具有层间波纹部的层压复合结构以及形成该结构的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种用于提高抗冲击损伤性能的具有层间波纹部的层压复合结构以及形成该结构的系统及方法。层压复合结构具有由复合材料组成的多个堆叠层。多个堆叠层具有形成在多个堆叠层内的一个或多个层间波纹部。每个层间波纹部具有大体上正弦曲线形轮廓，并具有取决于所形成的层压复合结构的尺寸的深度以及长度。当层压复合结构的暴露边缘遭受冲击力时，具有一个或多个层间波纹部的层压复合结构在该暴露边缘处具有改善的强度及改善的抗冲击损伤性能。

Description

用于提高抗冲击损伤性能的具有层间波纹部的层压复合结构 以及形成该结构的系统及方法
技术领域
本公开总体上涉及层压复合结构以及制造该结构的系统及方法，并且更具体地，涉及层压复合叶片形桁条、翼梁和其他飞机结构以及制造这些结构的系统及方法。
背景技术
复合结构可在多种应用中使用。复合结构因其高强度和低重量的结构特性而日益广泛地用于飞机制造中，以形成机身、机翼、尾翼部分以及其他部件。飞机机翼可包括可由复合物(例如，层压复合物)制成的桁条(例如，叶片形桁条)、翼梁、翼肋以及蒙皮面板。层压复合物通常由通过粘接材料(例如，粘合剂)结合在一起的多层纤维增强复合材料组成，以提供有益性能，例如，强度、弯曲刚度、面内刚度以及承载效率。特别地，飞机结构设计标准要求，在出现目视勉强可见冲击损伤(BVID)(即由常规目视检测可能遗漏的损伤)的情况下，机翼结构能够承受极限载荷。
然而，在制造和使用中维修期间，当暴露或未受保护的边缘遭受冲击时，层压复合物可能易受损。例如，当遭受所具有的能量足以引起BVID的物体的冲击时，层压复合物可能会出现内部损伤(例如，纤维断裂、分层等)，由此降低层压复合物的结构性能。对于层压复合叶片形桁条几何结构而言，BVID特别受关注，这是因为叶片形桁条的竖直外边缘是暴露或未受保护的。虽然层压复合物所遭受的这种冲击损伤的可见度可能较低，但内部损伤可能相当显著。因此，层压复合结构通常需要被设计成说明相当显著的损伤，这可能提高制造成本，可能增加重量，而且总的来说，可能降低性能。
存在用于减轻层压复合物的BVID的已知装置及方法。一种这样的已知装置及方法涉及一种由多个材料层(例如，玻璃纤维层)组成的边缘或罩盖覆盖物，该覆盖物被设计成覆盖物压复合物(例如，层压复合叶片形桁条)的暴露竖直外边缘。这可改善损伤指示，这进而提高检测阈值，由此使得层压复合物能够针对降低的损伤程度而设计。然而，这种已知边缘或罩盖覆盖物可能需要在层压复合物的制造期间使用额外的材料，这进而可能提高制造成本。此外，这种已知边缘或罩盖覆盖物可能需要额外的制造步骤，这进而可能增加制造时间、劳动以及制造成本。
此外，存在用于减轻层压复合物的BVID的其他已知装置及方法。这种已知装置及方法涉及通过将辅助结构(例如，结构外包装和缝纫)应用至层压复合物来提高抗损伤性能。结构外包装可包括有助于在层压复合物遭受冲击时将其保持在一起的机械装置(例如，夹片)，或者可包括指示或显示初始损伤的开始的机械指示器。缝纫涉及在固化之前将高强度纤维缝制在层压复合物的层之间，以减少分层现象。然而，这种已知结构外包装及缝纫可能需要在层压复合物的制造期间使用额外的材料，这进而可能提高制造成本。此外，这种已知结构外包装及缝纫可能需要额外的制造步骤，这进而可能增加制造时间、劳动以及制造成本。
因此，在本领域中需要一种用于提供具有改善的抗冲击损伤性能的层压复合结构的改进设备、系统及方法，其可在无需额外的材料、辅助结构以及额外的制造步骤的情况下容易地结合到制造工艺中，并且其提供优于已知装置、系统及方法的优点。
发明内容
本公开的示例性实施方式提供了一种用于提供具有改善的抗冲击损伤性能的层压复合结构的改进设备、系统及方法。如在下文的详细描述中进行讨论的，各种形式的用于提供具有改善的抗冲击损伤性能的层压复合结构的改进设备、系统及方法可提供优于已知装置、系统及方法的显著优点。
在一种形式中，提供了一种具有改善的抗冲击损伤性能及改善的强度的层压复合结构。层压复合结构包括由复合材料组成的多个堆叠层。该多个堆叠层具有形成在多个堆叠层内的一个或多个层间波纹部(interlaminar corrugation)。每个层间波纹部具有大体上正弦曲线形轮廓，并且具有取决于所形成的层压复合结构的尺寸的深度及长度。当其暴露边缘遭受冲击力时，具有一个或多个层间波纹部的层压复合结构在该暴露边缘处具有改善的强度及改善的抗冲击损伤性能。
在另一种形式中，提供了一种用于形成具有一个或多个层间波纹部并具有改善的抗冲击损伤性能及改善的强度的层压复合结构的系统。该系统包括层压板组件。
层压板组件包括联接至第二层压板的第一层压板。第一层压板联接至第一工具板，并且第二层压板联接至第二工具板。层压板组件还包括联接在第一层压板与第二层压板之间的一个或多个间隙元件。一个或多个间隙元件在第一层压板与第二层压板之间形成间隙区。
该系统还包括联接至层压板组件的加压系统，以在层压板组件的固结(consolidation)和固化期间在间隙区中形成低压区，从而形成一个或多个层间波纹部，并且形成具有一个或多个层间波纹部的层压复合结构。当其暴露边缘遭受冲击力时，具有一个或多个层间波纹部的层压复合结构在该暴露边缘处具有改善的强度及改善的抗冲击损伤性能。
在另一种形式中，提供了一种用于形成具有一个或多个层间波纹部并具有改善的抗冲击损伤性能及改善的强度的层压复合结构的方法。该方法包括以下步骤：形成层压板组件，该层压板组件包括联接至第二层压板的至少一个第一层压板、以及联接在第一层压板与第二层压板之间的一个或多个间隙元件，以在第一层压板与第二层压板之间形成间隙区。
该方法还包括以下步骤：利用加压系统使层压板组件固结，并且在间隙区中形成低压区，以形成一个或多个层间波纹部。该方法还包括：使层压板组件固化以形成具有一个或多个层间波纹部的层压复合结构，其中，所形成的层压复合结构具有改善的抗冲击损伤性能及改善的强度。
已讨论的特征、功能及优点可在本公开的各种形式或实施例中独立地实现，或者可在其他形式或实施例中进行组合，进一步的细节可参照以下描述及附图了解。
附图说明
通过参考以下结合附图进行的详细描述，可更好地理解本公开。这些附图示出了示例性形式或实施例，但其不必按比例绘制，其中：
图1是本公开的结合一种或多种形式的层压复合结构的飞机的透视图的图示；
图2是一种形式的飞机制造及维修方法的流程图的图示；
图3是一种形式的飞机的功能性框图的图示；
图4A是已知飞机机翼面板的底视图的图示，其示出了多个桁条；
图4B是沿图4A的线4B-4B截取的图4A的已知飞机机翼面板的放大剖视图；
图5A是已知层压复合叶片形桁条的剖视图的图示，其示出了暴露边缘处的冲击位置；
图5B是已知层压复合叶片形桁条的透视图的图示，其示出了冲击损伤区；
图6A是呈层压复合叶片形桁条形式的具有本公开的一种形式的层间波纹部的层压复合结构的剖视图的图示；
图6B是呈层压复合叶片形桁条形式的具有本公开的另一种形式的层间波纹部的层压复合结构的剖视图的图示；
图6C是呈层压复合叶片形桁条形式的具有本公开的又一种形式的层间波纹部并具有边缘覆盖物的层压复合结构的剖视图的图示；
图6D是呈层压复合叶片形桁条形式的一种形式的层压复合结构的透视图的图示，其示出了本公开的层间波纹部的宽度；
图7是层间波纹部的峰谷段(peak and valley segment)的示意性放大剖视图，其示出了深度及长度；
图8A是可用于形成具有本公开的层间波纹部的层压复合结构的系统中的一种形式的层压板组件、端板及薄膜层的分解透视图；
图8B是用于形成具有本公开的层间波纹部的层压复合结构的系统的示意性正视局部剖视图；
图8C是所形成的具有本公开的层间波纹部的层压复合结构的示意性正视剖视图；
图9是示出了示例性形式的用于形成具有层间波纹部的层压复合结构的系统以及所形成的具有本公开的层间波纹部的层压复合结构的功能性框图的图示；以及
图10是示例性形式的本公开的形成具有层间波纹部的层压复合结构的方法的流程图的图示。
在本公开中示出的每个附图示出了所呈现的实施例的一个方面的变型，并且仅将对不同之处进行详细讨论。
具体实施方式
现将在下文中参照附图对所公开的形式或实施例进行更全面的描述，这些附图示出了部分而非全部所公开的形式或实施例。实际上，可提供若干不同的形式或实施例，并且其不应被理解为受限于本文所阐述的形式或实施例。相反，这些形式或实施例被提供以使得本公开将是详尽的，并且将向本领域技术人员全面传达本公开的范围。
现参照附图，图1是本公开的结合一种或多种形式的层压复合结构10的交通工具12(例如，呈飞机12a的形式)的透视图的图示。如在图1中进一步示出的，交通工具12(例如，呈飞机12a的形式)包括机身14、机头16、机翼18、发动机20以及包括水平尾翼24和垂直尾翼26的尾部22。
层压复合结构10(参见图1、图6A-6D、图8C和图9)具有一个或多个层间波纹部100(参见图6A-6D、图8C和图9)。具有一个或多个层间波纹部100(参见图6A-6D、图8C和图9)的层压复合结构10(参见图1、图6A-6D、图8C和图9)可呈具有暴露边缘80(参见图6A-6D和图9)的层压复合成品部件28(参见图1和图9)(例如，层压复合叶片形桁条28a(参见图1和图9))的形式。具有一个或多个层间波纹部100(参见图6A-6D、图8C和图9)的层压复合结构10(参见图1、图8C和图9)还可包括层压复合蒙皮面板28b(参见图9)、层压复合翼梁28c(参见图9)、层压复合飞行控制表面28d(参见图9)、层压复合试件11(参见图9)或具有暴露边缘的另一合适的层压复合结构。虽然图1示出了层压复合结构10用于交通工具12(例如，飞机12a)中，但层压复合结构10还可形成并用于其他交通工具中，该交通工具例如为旋翼飞机、船舶、汽车或具有带暴露边缘的层压复合结构的另一合适的交通工具或结构。
现参照图2和图3，图2是飞机制造及维修方法30的一个实施例的流程图的图示。图3是飞机46的一个实施例的功能性框图的图示。参照图2-图3，本公开的实施例可在飞机制造及维修方法30(如图2所示)以及飞机46(如图3所示)的背景中进行描述。在生产前期间，该示例性飞机制造及维修方法30(参见图2)可包括飞机46(参见图3)的规范和设计32(参见图2)以及材料采购34(参见图2)。在制造期间，进行飞机46(参见图3)的部件和子组件制造36(参见图2)以及系统整合38(参见图2)。之后，可进行飞机46(参见图3)的认证和交付40(参见图2)，以便投入使用42(参见图2)。当由消费者投入使用42(参见图2)时，飞机46(参见图3)可被安排进行日常维护和维修44(参见图2)，其还可包括修改、重新配置、整修以及其他合适的维修。
飞机制造及维修方法30(参见图2)的每个过程可通过系统整合商、第三方和/或运营商(例如，消费者)执行或实施。为了本说明的目的，系统整合商可包括但不限于任意数量的飞机制造商和主系统分包商；第三方可包括但不限于任意数量的厂商、分包商以及供应商；并且运营商可包括航空公司、租赁公司、军方机构、服务机构以及其他合适的运营商。
如图3所示，示例性飞机制造及维修方法30(参见图2)所生产的飞机46可包括具有多个系统50以及内部52的机身48。如在图3中进一步示出的，系统50的示例可包括推进系统54、电气系统56、液压系统58以及环境系统60中的一个或多个。可包括任意数量的其他系统。虽然示出了航空航天示例，但本公开的原理可应用至其他行业，例如，汽车行业。
本文所实现的方法及系统可在飞机制造及维修方法30(参见图2)的任何一个或多个阶段期间采用。例如，对应于部件和子组件制造36(参见图2)的部件或子组件可以与在飞机46(参见图3)投入使用42(参见图2)的同时所生产的部件或子组件相同的方式构造或制造。此外，例如，可在部件和子组件制造36(参见图2)以及系统整合38(参见图2)期间利用一个或多个设备实施例、方法实施例或其组合，由此显著地加快飞机46(参见图3)的装配或降低其成本。类似地，当飞机46(参见图3)投入使用42(参见图2)时(例如，但不限于：维护和维修44(参见图2))，可利用设备形式或实施例、方法形式或实施例或其组合中的一个或多个。
现参照图4A，图4A是已知飞机机翼面板62(例如，飞机复合机翼面板62a)的底视图的图示，其示出了向前方向、向后方向、向内方向以及向外方向。已知飞机复合机翼面板62a(参见图4A)在外侧端处附接至翼尖64(参见图4A)，并且在内侧端处附接至中心翼盒65(参见图4A)。已知飞机复合机翼面板62a(参见图4A)通常通过多个桁条66(参见图4A)(包括叶片形桁条66a(参见图4A))进行强化。图4A示出了在去除蒙皮面板70(参见图4B)的情况下的多个桁条66的下侧面68。
图4B是沿图4A的线4B-4B截取的图4A的已知飞机机翼面板62(例如，飞机复合机翼面板62a)的放大剖视图。图4B示出了向前方向、向后方向以及翼梁72(例如，前翼梁72a)。图4B还示出了多个桁条66，包括叶片形桁条66a以及帽形桁条66b，每个桁条在内部附接位置74处附接至蒙皮面板70，例如，上蒙皮面板70a或下蒙皮面板70b。如图4B所示，每个叶片形桁条66a通常包括腹板76以及基部78，其中基部78在内部附接位置74处附接至蒙皮面板70，并且其中腹板76具有暴露边缘80。
图5A是附接至蒙皮面板70的已知叶片形桁条66a的剖视图的图示，其示出了从一个物体(未示出)或多个物体(未示出)施加至腹板76的冲击位置90(例如，暴露边缘80)的冲击力88。如图5A所示，冲击力88可包括一个垂直于腹板76的暴露边缘80的冲击力88a，和/或可包括与腹板76的暴露边缘80成一角度的另一冲击力88b。如图5A所示的冲击力88仅仅是示例性的，并且不受限于所示出的冲击力。图5A示出了包括腹板76、基部78以及填充部分86的已知叶片形桁条66a，该腹板包括第一腹板部分76a以及第二腹板部分76b，该基部包括凸缘82以及下基部部分84。凸缘82(参见图5A)包括第一凸缘部分82a(参见图5A)以及第二凸缘部分82b(参见图5A)。第一腹板部分76a、第二腹板部分76b以及基部78通常由多个堆叠板层92形成。在冲击位置90(参见图5A)施加至腹板76(参见图5A)的冲击力88(参见图5A)(例如，冲击力88a、88b(参见图5A))可在第一腹板部分76a和第二腹板部分76b的多个堆叠板层92(参见图5A)之间引起分层或纤维断裂，这可降低已知叶片形桁条66a的结构性能。这种分层或纤维断裂可能难以检测。
图5B是已知叶片形桁条66a的透视图的图示，其示出了对于腹板76的冲击损伤区94。如图5B所示，冲击损伤区94(例如，来自冲击力88(参见图5A)(例如，冲击力88a、88b(参见图5A))可为广大的(例如，如冲击损伤区94的长度96和深度98所示)，但可能不可见。若受损的已知叶片形桁条66a(参见图5B)遭受向内施加在腹板76的每端上的压缩力，则冲击损伤区94可能弯曲，进而使第一腹板部分76a(参见图5A)和第二腹板部分76b(参见图5A)的多个堆叠板层92(参见图5A)分离，并且由此进一步降低已知叶片形桁条66a的结构性能(参见图5A)。图5B还示出了已知叶片形桁条66a的腹板76以及基部78，并且示出了附接至蒙皮面板70的已知叶片形桁条66a。
现参照图6A-图6D，图6A是例如呈层压复合叶片形桁条28a形式的具有本公开的一种形式的层间波纹部100的层压复合结构10的剖视图的图示。图6B是呈层压复合叶片形桁条28a形式的具有本公开的层间波纹部100的另一种形式的层压复合结构10的剖视图的图示。图6C是呈层压复合叶片形桁条28a形式的具有本公开的又一种形式的层间波纹部100并具有边缘覆盖物104的层压复合结构10的剖视图的图示。图6D是呈层压复合成品部件28(例如，层压复合叶片形桁条28a)形式的具有层间波纹部100的一种形式的层压复合结构10的透视图的图示。
图6A-图6D示出了例如呈层压复合叶片形桁条28a形式的包括腹板76、基部78以及填充部分86的层压复合结构10，该腹板包括第一腹板部分76a以及第二腹板部分76b，该基部包括凸缘82以及下基部部分84。图6A-图6D进一步示出了，腹板76具有暴露边缘80，例如，暴露竖直外边缘80a。图6A-图6D进一步示出了，凸缘82包括第一凸缘部分82a以及第二凸缘部分82b，并且示出了，基部78的下基部部分84在内部附接位置74处附接至蒙皮面板70。
如图6A-图6D所示，第一腹板部分76a和第一凸缘部分82a包括多个堆叠层102或板层(例如，第一多个堆叠层102a)并优选地由该多个堆叠层或板层形成。如在图6A-图6D中进一步示出的，第二腹板部分76b和第二凸缘部分82b包括多个堆叠层102或板层(例如，第二多个堆叠层102b)并优选地由该多个堆叠层或板层形成。如在图6A-图6D中进一步示出的，下基部部分84包括多个堆叠层102或板层(例如，第三多个堆叠层102c)并优选地由该多个堆叠层或板层形成。
多个堆叠层102(参见图6A-图6D)或板层优选地由复合材料106(参见图6D)组成。复合材料106(参见图6D)包括利用纤维材料107(参见图6D)增强的树脂材料108(参见图6D)或聚合物基体。如图6A-图6D所示，多个堆叠层102或板层具有形成在多个堆叠层102或板层内的一个或多个层间波纹部100。每个层间波纹部100(参见图6A-图6D)具有大体上正弦曲线形轮廓101(参见图6A-图6D)。每个层间波纹部100(参见图6A-图6D)进一步具有将在下文中进行更详细的讨论的深度114(参见图7和图9)、长度116(参见图7和图9)以及宽度117(参见图6D和图9)，这些尺寸取决于所形成的层压复合结构10(参见图6A-图6D)的尺寸103(参见图9)。优选地，当暴露边缘80(例如，在暴露竖直外边缘80a处)遭受来自一个物体或多个物体(未示出)的一个或多个冲击力88(参见图9)(例如，冲击力88a、88b(参见图5A))时，具有一个或多个层间波纹部100(参见图6A-图6D)的层压复合结构10(参见图6A-图6D)在腹板76(参见图6A-图6D)的暴露边缘80处(参见图6A-图6D)(例如，在暴露竖直外边缘80a处(参见图6A-图6D))优选地具有改善的强度202(参见图9)及改善的抗冲击损伤性能200(参见图9)。
如图6A所示，在一种形式中，形成在层压复合结构10(例如，层压复合叶片形桁条28a)的腹板76中的层间波纹部100可包括大层间波纹部100a。这种大层间波纹部100a(参见图6A)优选地大体上沿着腹板76(参见图6A)(例如包括第一腹板部分76a(参见图6A)以及第二腹板部分76b(参见图6A))的整个长度竖直地延伸。
如图6B所示，在另一种形式中，形成在层压复合结构10(例如，层压复合叶片形桁条28a)的腹板76中的层间波纹部100可包括中层间波纹部100b。这种中层间波纹部100b(参见图6B)优选地沿着腹板76(参见图6B)(例如包括第一腹板部分76a(参见图6B)以及第二腹板部分76b(参见图6B))的长度的大约一半竖直地延伸。
如图6C所示，在又一种形式中，形成在层压复合结构10(例如，层压复合叶片形桁条28a)的腹板76中的层间波纹部100可包括小层间波纹部100c。这种小层间波纹部100c优选地沿着腹板76(参见图6C)(例如包括第一腹板部分76a(参见图6C)以及第二腹板部分76b(参见图6C))的长度的约四分之一至约三分之一竖直地延伸。如在图6C中进一步示出的，可选地，边缘覆盖物104可与层间波纹部100一起使用，以通过额外地吸收并分布冲击力88(参见图9)或多个冲击力88并通过额外地阻止层压复合叶片形桁条28a的多个堆叠层102的分离或损坏而为腹板76的暴露边缘80提供额外保护。
如图6D所示，每个层间波纹部100的宽度117沿着腹板76的宽度延伸并平行于腹板76的暴露边缘80延伸。一个或多个层间波纹部100(参见图6D)优选地横向于层压复合叶片形桁条28a(参见图6D)的腹板76(参见图6D)。
现参照图7，图7是层间波纹部100的峰谷段109的示意性放大剖视图，其示出了层间波纹部100的深度114以及长度116。每个层间波纹部100(参见图6A-图6D和图7)包括由交替的峰部110(参见图7)和谷部112(参见图7)组成的多个峰谷段109(参见图7)。如图7所示，层间波纹部100的每个峰谷段109包括峰部110以及谷部112(例如，第一谷部112a以及第二谷部112b)。深度114(参见图7)优选地包括峰部110(参见图7)的峰部高度114a(参见图7)。每个层间波纹部100(参见图7)的深度114(参见图7)优选地在从0.01英寸至0.35英寸的范围内。例如，大层间波纹部100a(参见图6A)所具有的深度114(参见图7)可在0.025英寸至0.035英寸的范围内，并且小层间波纹部100c(参见图6C)所具有的深度114可在0.01英寸至0.024英寸的范围内。层间波纹部100(参见图7)的深度114(参见图7)优选地在多个堆叠层102(参见图6D)或板层的中心织物或板层处或在90°板层处观察。
如图7所示，每个层间波纹部100的长度116优选地包括在第一谷部112a的第一切点118a与第二谷部112b的第二切点118b之间测量的畸变长度(distortion length，变形长度)116a，其中峰部110形成在第一谷部112a与第二谷部112b之间。每个层间波纹部100(参见图7)的长度116(参见图7)优选地在从0.20英寸至0.60英寸的范围内。每个层间波纹部100(参见图7)的长度116(参见图7)更优选地在从0.35英寸至0.55英寸的范围内。然而，长度116可根据系统所采用的复合材料106而改变。
每个层间波纹部100(参见图7和图9)进一步具有长度116(参见图7和图9)与深度114(参见图7和图9)的预定比率(L/D)119(参见图9)。每个层间波纹部100(参见图6D和图9)进一步具有宽度117(参见图6D和图9)。
现参照图8A-图8C，图8A是可用于形成具有本公开的层间波纹部100(参见图6A-图6D、图8C和图9)的层压复合结构10(参见图6A-图6D、图8C和图9)的系统172(参见图8B和图9)中的一种形式的层压板组件120、端板160以及薄膜层170的分解透视图。图8B是用于形成具有本公开的层间波纹部100的层压复合结构10的系统172的示意性正视局部剖视图。图8C是示出了使用系统172(参见图8B)形成的具有本公开的层间波纹部100的所成形的层压复合结构10的示意性正视剖视图。
如图8A-图8B所示，在一种形式中，系统172(参见图8B)包括具有层压板122(例如呈联接至或被配置成联接至第二层压板122b的第一层压板122a形式)的层压板组件120。第一层压板122a(参见图8A-图8B)和第二层压板122b(参见图8A-图8B)每个可优选地包括成品或所形成的层压复合结构10(参见图6A-图6D、图8C和图9)(例如，层压复合试件11(参见图9)或层压复合成品部件28(参见图9))的总厚度的层压板半部124。
如图8A所示，第一层压板122a包括第一侧面126a以及第二侧面128a，并且第二层压板122b包括第一侧面126b以及第二侧面128b。当联接在一起时，优选地，第一层压板122a的第一侧面126a联接至第二层压板122b的第一侧面126b。层压板122还可联接在不同的侧面上或以不同的方式进行联接，只要联接在一起的层压板122之间形成有间隙区145(参见图8B)或容积。
如在图8A中进一步示出的，层压板122(例如第一层压板122a以及第二层压板122b)每个包括第一端130a、第二端130b、第一侧端132a以及第二侧端132b。例如，当层压板122用于形成层压复合试件11(参见图9)时，用于多个层压复合试件11的层压板122可组合或嵌套成一个大层压板，并且随后例如通过超声刀或另一合适的切割或修整装置进行修整，以提高效率。如图8B所示，当联接在一起时，第一层压板122a和第二层压板122b优选地呈堆叠构型133。
每个层压板122(参见图8A)包括多个堆叠层102(参见图8A)或板层。堆叠层102(参见图8A、图8C和图9)或板层每个优选地包括一种或多种复合材料106(参见图8A、图8C和图9)。复合材料106(参见图8A、图8C和图9)优选地包括利用纤维材料107(参见图8A、图8C和图9)增强的树脂材料108(参见图8A、图8C和图9)或聚合物基体。
纤维材料107(参见图8A、图8C和图9)优选包括纤维或织物。示例性纤维材料107可包括碳纤维、玻璃纤维、玻璃丝、芳族聚酰胺、聚合物纤维、合成聚合物纤维、聚丙烯(PP)纤维、尼龙纤维、织造织物、无纺织物、其一种或多种的组合或其他合适的纤维或织物。
树脂材料108(参见图8A、图8C和图9)优选地包括树脂基体材料或聚合物基体材料。示例性树脂材料108可包括热固性树脂材料，其包括以下中的一种或多种：聚酯、聚氨酯、苯酚、环氧树脂、双马来酰亚胺(BMI)、其一种或多种的组合或其他合适的热固性树脂；或者示例性树脂材料108可包括热塑性树脂材料，其包括以下中的一种或多种：聚氨酯、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚酰胺(PA)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚氯乙烯(PVC)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯、尼龙、丙烯酸、橡胶、其组合或另一合适的热塑性树脂。
包括利用纤维材料107增强的树脂材料108的复合材料106优选地包括利用纤维或织物增强的树脂或聚合物基体。示例性复合材料106或复合材料体系可包括以下中的一种或多种：纤维增强塑料、碳纤维增强塑料(CFRP)、热塑性复合材料、双马来酰亚胺(BMI)预浸料、碳纤维增强聚醚醚酮(PEEK)、碳纤维增强聚醚酮酮(PEKK)、碳纤维增强聚乙烯亚胺(PEI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、芳族聚酰胺、共聚酯、玻璃纤维、陶瓷、无纺织物材料、织造织物材料、其一种或多种的组合物或另一合适的复合材料。
如图8A-图8B所示，系统172(参见图8B)可进一步包括工具板150，例如呈第一工具板150a和第二工具板150b的形式。优选地，工具板150包括隔板151(参见图8A)或另一合适的工具或模具结构。工具板150(参见图8A)可由钢或另一合适的金属材料、陶瓷材料、复合材料或设计成用于固结和固化过程以形成层压复合结构的其他材料制成。
如图8A所示，第一工具板150a包括第一侧面152a以及第二侧面154a，并且第二工具板150b包括第一侧面152b以及第二侧面154b。优选地，第一层压板122a(参见图8A)的第二侧面128a(参见图8A)联接至第一工具板150a(参见图8A)的第一侧面152a(参见图8A)，并且优选地，第二层压板122b(参见图8A)的第二侧面128b(参见图8A)联接至第二工具板150b(参见图8A)的第一侧面152b(参见图8A)。然而，层压板122(参见图8A-图8B)可在工具板150的不同侧面上联接至相应的工具板150(参见图8A-图8B)，或以不同的方式进行联接，只要联接的层压板122之间仍形成有间隙区145(参见图8B)或容积。
如图8A所示，工具板150(例如第一工具板150a以及第二工具板150b)每个包括第一端156a、第二端156b、第一侧端158a以及第二侧端158b。如图8B所示，当第一层压板122a和第二层压板122b以堆叠构型133彼此联接时，第一工具板150a和第二工具板150b(其中层压板122定位在工具板150之间)也呈堆叠构型133。
每个工具板150(参见图8A)具有合适的宽度、长度以及厚度，这取决于所采用的层压板122(参见图8A)的尺寸。例如，工具板150(参见图8A)所具有的宽度可约为7英寸、长度可约为24英寸、且厚度可约为0.5英寸。然而，工具板150可具有另一合适的宽度、长度以及厚度。当每个层压板122联接至相应的工具板150时，每个层压板优选地对齐在每个工具板150上并与工具板150的至少一个侧面上的工具板150的边缘齐平地对齐。层压板122的相对侧面优选地可根据需要进行修整，以与工具板150的相对边缘齐平地对齐，使得层压板122优选地与两侧上的工具板的边缘齐平。在层压板122联接至工具板150上并根据需要进行修整之后，层压板122的长度及宽度优选地与层压板所联接或附接的工具板150的长度及宽度相同或大体上相同。例如，当工具板150的宽度约为7英寸且工具板150的长度约为24英寸时，在联接及修整之后，层压板122所具有的宽度可约为7英寸、且长度可约为24英寸。每个层压板122的厚度优选地小于层压板122所联接或附接的每个工具板150的厚度。
如图8A-图8B所示，系统172(参见图8B)的层压板组件120还包括联接或被配置成联接在第一层压板122a与第二层压板122b之间的一个或多个间隙元件134。一个或多个间隙元件134(参见图8A-图8B)优选地包括第一间隙元件134a(参见图8A-图8B)以及第二间隙元件134b(参见图8A-图8B)。每个间隙元件134(参见图8A-图8B)优选地包括层压垫片135(参见图8A)或另一合适的隔离物或间隙形成元件。每个间隙元件134(例如呈层压垫片135(参见图8A)的形式)可包括多个堆叠层136(参见图8A)或板层。第一间隙元件134a(参见图8A)(例如呈层压垫片135(参见图8A)的形式)包括第一多个堆叠层136a(参见图8A)，并且第二间隙元件134b(参见图8A)(例如呈层压垫片135的形式)包括第二多个堆叠层136b(参见图8A)。例如，为了形成大层间波纹部100a(参见图6A)，可使用的间隙元件134(例如呈层压垫片135的形式)可包括10-板层层压垫片或12-板层至15-板层层压垫片(即具有十(10)个板层或层一堆，或具有十二(12)至十五(15)个板层或层一堆)。此外，例如，为了形成小层间波纹部100c(参见图6C)，可使用的间隙元件134(例如呈层压垫片135的形式)可包括5-板层层压垫片，即五(5)个板层或层一堆。
如图8A所示，第一间隙元件134a包括第一侧面138a以及第二侧面140a，并且第二间隙元件134b包括第一侧面138b以及第二侧面140b。如在图8A中进一步示出的，间隙元件134(例如第一间隙元件134a以及第二间隙元件134b)每个包括第一端142a、第二端142b、第一侧端144a以及第二侧端144b。一个或多个间隙元件134(参见图8A-图8B)在第一层压板122a(参见图8A-图8B)与第二层压板122b(参见图8A-图8B)之间形成间隙区145(参见图8B)或空气隙容积或被配置成在第一层压板122a(参见图8A-图8B)与第二层压板122b(参见图8A-图8B)之间形成间隙区145(参见图8B)或空气隙容积。该间隙区145(参见图8B)优选地在层压板122(参见图8B)之间形成距离，例如分离距离。
一个或多个间隙元件134(参见图8A)(例如呈层压垫片135(参见图8A)的形式)可由一种或多种复合材料106(参见图9)组成。复合材料106(参见图9)包括利用纤维材料107(参见图9)增强的树脂材料108(参见图9)或聚合物基体。例如，如上文针对层压板122进行讨论的，一个或多个间隙元件134(参见图8A)(例如呈层压垫片135(参见图8A)的形式)可由零度(0°)单向碳纤维增强塑料(CFRP)带条或另一合适的复合材料的多个板层组成。优选地，例如上文所讨论的，间隙元件134(例如呈层压垫片135的形式)是与形成层压板122的复合材料106或多种复合材料相同或相似的复合材料或多种复合材料。
如图8A所示，一个或多个间隙元件134(参见图8A)(例如呈层压垫片135(参见图8A)的形式)优选地联接至或被配置成联接至层压板122(例如，第一层压板122a)的第一侧面126a(参见图8A)上的一个或多个纵向边缘146。优选地，一个或多个间隙元件134(参见图8A)(例如呈层压垫片135(参见图8A)的形式)每个沿着层压板122(例如，第一层压板122a)的相应纵向边缘146齐平地对齐。一旦一个或多个间隙元件134(参见图8A)(例如呈层压垫片135(参见图8A)的形式)合适地定位在层压板122(例如第一层压板122a)上，一个或多个间隙元件134(参见图8A)(例如呈层压垫片135(参见图8A)的形式)例如通过真空压实联接或附接至层压板122(例如第一层压板122a)。替代地，一个或多个间隙元件134(参见图8A)(例如呈层压垫片135(参见图8A)的形式)可联接或附接至层压板122(例如第二层压板122b(参见图8A))的第一侧面126b(参见图8A)的纵向边缘146(参见图8A)。
每个间隙元件134(参见图8A)(例如层压垫片135(参见图8A))具有合适的宽度、长度以及厚度，这些尺寸取决于层压板122(参见图8A)的尺寸以及所使用的工具板150(参见图8A)的尺寸。例如，间隙元件134(参见图8A)(例如层压垫片135(参见图8A))所具有的宽度可约为0.05英寸、长度可约为24英寸长、且厚度可约为5-15个板层。然而，间隙元件134(参见图8A)(例如层压垫片135(参见图8A))还可具有另一合适的宽度、长度以及厚度。优选地，间隙元件134(例如层压垫片135)的长度稍微短于所使用的每个工具板150的长度。
如图8A所示，第一层压板122a具有纵向边缘146，例如呈第一纵向边缘147a以及与第一纵向边缘147a相对的第二纵向边缘147b的形式。优选地，第一间隙元件134a(参见图8A)的第二侧面140a(参见图8A)联接或附接至第一层压板122a(参见图8A)的第一侧面126a(参见图8A)上的第一纵向边缘147a(参见图8A)，并且优选地，第二间隙元件134b(参见图8A)的第二侧面140b(参见图8A)联接至第一层压板122a的第一侧面126a(参见图8A)上的第二纵向边缘147b(参见图8A)。
如在图8A中进一步示出的，第二层压板122b具有纵向边缘146，例如呈第一纵向边缘148a以及与第一纵向边缘148a相对的第二纵向边缘148b的形式。当第一层压板122a和第二层压板122b联接在一起时，优选地，第一间隙元件134a(参见图8A)的第一侧面138a(参见图8A)邻近第二层压板122b(参见图8A)的第一侧面126b(参见图8A)上的第一纵向边缘148a(参见图8A)，并且优选地，第二间隙元件134b(参见图8A)的第一侧面138b(参见图8A)联接至第二层压板122b的第一侧面126a(参见图8A)上的第二纵向边缘148b(参见图8A)。
替代地，第一间隙元件134a(参见图8A)(例如呈层压垫片135(参见图8A)的形式)可联接或附接至第二层压板122b(参见图8A)的第一侧面126b(参见图8A)上的第一纵向边缘148a(参见图8A)，并且第二间隙元件134b(参见图8A)(例如呈层压垫片135(参见图8A)的形式)可联接或附接至第二层压板122b(参见图8A)的第一侧面126b(参见图8A)的第二纵向边缘148b(参见图8A)。
如图8A-图8B所示，两个间隙元件134(例如呈层压垫片135的形式)联接或被配置成联接至第一层压板122a，并且沿着第一层压板122a的纵向边缘146彼此相对地定位。一个或多个间隙元件134(例如呈层压垫片135的形式)可定位在各种位置中或以各种构型进行定位，以使得用户能够控制在层压板组件120(参见图9)的固结204(参见图9)和固化206(参见图9)期间形成的一个或多个层间波纹部100(参见图7、图8C和图9)的深度114(参见图7和图9)和长度116(参见图7和图9)的尺寸。虽然两个间隙元件134(例如呈层压垫片135的形式)示出在图8A-图8B中，但替代地，一个间隙元件134(例如层压垫片135)可联接至层压板122的一个纵向边缘146(例如第一层压板122a(参见图8A)的第一纵向边缘147a(参见图8A)或第二纵向边缘147b(参见图8A))，或者一个间隙元件134可联接至第二层压板122b(参见图8A)的第一纵向边缘148a(参见图8A)或第二纵向边缘148b(参见图8A)。
如图8A-图8B所示，系统172(参见图8B)进一步包括一对端板160，例如第一端板160a以及第二端板160b。端板160(参见图8A)优选地呈铝条161(参见图8A)的形式。然而，端板160(参见图8A)可由钢或另一合适的金属材料、陶瓷材料、复合材料或设计成用于固结和固化过程以形成层压复合结构的其他材料制成。
如图8A所示，第一端板160a包括顶部侧面162a以及底部侧面164a，并且第二端板160b包括顶部侧面162b以及底部侧面164b。如在图8A中进一步示出的，端板160(例如第一端板160a以及第二端板160b)每个包括第一端166a、第二端166b、第一侧面168a以及第二侧面168b。
如图8B所示，第一端板160a和第二端板160b优选地联接至层压板组件120的相对侧面121。例如，第一端板160a和第二端板160b可分别抵靠层压板组件120的相对侧面121定位，其中层压板组件120可用薄膜层170(例如第一薄膜层170a)包裹。如图8B所示，第一端板160a可抵靠或邻近层压板组件120的第一侧面121a定位，该第一侧面可用第一薄膜层170a包裹，并且第二端板160b抵靠或邻近层压板组件120的第二侧面121b定位。在层压板组件120的固结204(参见图9)和固化206(参见图9)期间，第一端板160a(参见图8A-图8B)和第二端板160b(参见图8A-图8B)优选地分别抵靠层压板组件120(参见图8B)的相对侧面121(参见图8B)定位，以将层压板组件120固定在加压系统174(参见图8B)的真空装袋组件175(参见图8B)内，并且促进层压板组件120的复合材料106(参见图8A、图8C和图9)的树脂材料108(参见图8A、图8C和图9)和纤维材料107(参见图8A、图8C和图9)进入间隙区145(参见图8B)中的流向214(参见图9)。
如在图8A-8B中进一步示出的，在抵靠层压板组件120定位端板160之前，并且在对层压板组件120进行真空装袋之前，层压板组件120可用薄膜层170(例如第一薄膜层170a)包裹。薄膜层170(参见图8A-图8B)(例如第一薄膜层170a(参见图8A-图8B))可优选地包括氟化乙烯丙烯(FEP)薄膜层171(参见图8A-图8B)或另一合适的聚合物薄膜或柔性薄膜材料，例如，四氟乙烯(ETFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氟乙烯(PVF)或其他聚合物薄膜。
如图8B所示，系统172还包括联接至装配好的层压板组件120的加压系统174。加压系统174(参见图8B)优选地包括真空密封系统174a(参见图8B)，该真空密封系统包括真空装袋组件175(参见图8B)以及真空泵组件183(参见图8B)。如图8B所示，真空装袋组件175可包括一个或多个薄膜层170，例如第一薄膜层170a以及第二薄膜层170b。薄膜层170(参见图8B)(例如第一薄膜层170a(参见图8B)以及第二薄膜层170b(参见图8B))优选地每个可包括所具有的厚度约为2密耳的氟化乙烯丙烯(FEP)薄膜层171(参见图8A和图9)。薄膜层170还可包括另一合适的聚合物薄膜或柔性薄膜材料。
如图8B所示，第一薄膜层170a优选地围绕层压板组件120(包括层压板122、间隙元件134以及工具板150)进行包裹。如在图8B中进一步示出的，第二薄膜层170b优选地围绕端板160以及用第一薄膜层170a包裹的层压板组件120进行包裹。
如图8B所示，真空装袋组件175可进一步包括一个或多个通气材料层176，例如第一通气材料层176a以及第二通气材料层176b。通气材料层176每个可包括穿孔布料或织物材料，或另一合适的通气材料。例如，第一通气材料层176a可包括10盎司通气材料，并且第二通气材料层176b可包括4盎司或10盎司通气材料。第一通气材料层176a和第二通气材料层176b还可包括其他合适的通气材料。
如图8B所示，第一通气材料层176a邻近第二薄膜层170b并围绕第二薄膜层170b、端板160以及用第一薄膜层170a包裹的层压板组件120进行包裹。如在图8B中进一步示出的，第二通气材料层176b是可选的并可作为用于保护真空装袋的层压板组件120的保护层定位在平坦表面设备182(例如桌子182a(比如压实桌子))或其他平坦表面上。如图8B所示，真空装袋的层压板组件120和端板160定位在第二通气材料层176b上，该第二通气材料层定位在平坦表面设备182(例如，桌子182a)上。
如图8B所示，真空装袋组件175可进一步包括真空袋薄膜178。真空袋薄膜178(参见图8B)可包括所具有的厚度约为3密耳的尼龙薄膜178a(参见图8B)。真空袋薄膜178还可包括具有另一合适厚度的另一合适柔性薄膜材料，例如硅酮、硅酮橡胶或聚酰亚胺。如在图8B中进一步示出的，真空袋薄膜178邻近第一通气材料层176a，并且围绕第一通气材料层176a、第二薄膜层170b、端板160以及用第一薄膜层170a包裹的层压板组件120进行包裹。
如图8B所示，真空装袋组件175可进一步包括密封材料180。密封材料180(参见图8B)可包括密封胶带180a(参见图8B)，例如聚四氟乙烯(PTFE)胶带、具有硅酮粘合剂或橡胶粘合剂的聚酯胶带、防粘胶带、粘合剂材料(例如具有或不具有防粘衬垫的压敏粘合剂(PSA))、或另一合适的密封胶带。密封材料180还可包括另一合适的密封材料。如图8B所示，密封材料180可用于将真空袋薄膜178的部分围绕第一通气材料层176a、第二薄膜层170b、端板160以及用第一薄膜层170a包裹的层压板组件120密封在一起。
如图8B所示，系统172的加压系统174(例如真空密封系统174a)优选地包括真空泵组件183。真空泵组件183(参见图8B)联接至真空装袋组件175(参见图8B)。如图8B所示，真空泵组件183包括一个或多个真空端口184，例如呈第一真空端口184a和第二真空端口184b的形式。真空端口184(参见图8B)可穿过真空袋薄膜178(参见图8B)插入并通过第一通气材料层176a(参见图8B)进行附接。虽然两个真空端口184示出在图8B中，但真空泵组件183可仅包括一个真空端口184，或真空泵组件183可包括多于两个的真空端口184。
如图8B所示，真空泵组件183可进一步包括一个或多个真空管线186。真空管线186优选地将一个或多个真空端口184连接至隔离构件(trap member)188、计量器构件190、一个或多个控制阀192以及真空泵194。
当加压系统174(参见图8B)对层压板组件120(参见图8B)进行加压时，在间隙元件134(参见图8B)处或周围或者在没有间隙区145(参见图8B)的地方形成高压区196(参见图8B)，并且在第一层压板122a(参见图8B)与第二层压板122b(参见图8B)之间的间隙区145(参见图8B)中形成低压区198(参见图8B)。低压区198(参见图8B)有助于在层压板组件120(参见图8B)的固结204(参见图9)和固化206(参见图9)期间形成一个或多个层间波纹部100(参见图8C)。低压区198(参见图8B)促进或引起复合材料106(参见图8A、图8C和图9)的树脂材料108(参见图8A、图8C和图9)和纤维材料107(参见图8A、图8C和图9)进入间隙区145中的流向214(参见图9)，即树脂材料108和纤维材料107在固结204和固化206期间从层压板122进入间隙区145中的迁移或移动。树脂材料108(参见图9)和纤维材料107(参见图9)进入间隙区145中的流动或迁移与低压区198内的低压一起导致复合材料106(参见图9)的纤维材料107(参见图9)的一根或多根纤维的畸变，这导致一个或多个层间波纹部100(参见图8C)的形成。低压区198内采用的压力以及高压区196内采用的压力取决于对于层压板组件120(参见图9)所采用的复合材料106(参见图9)或所采用的复合材料体系。例如，在某些复合材料106体系中，低压区198与高压区196之间的压差可较低或较小，例如在5psi(磅/平方英寸)至10psi之间，而在其他复合材料106体系中，低压区198与高压区196之间的压差可较高或较大，例如在50psi(磅/平方英寸)至100psi之间。
如上文所讨论的，端板160(参见图8A-图8B)(例如第一端板160a(参见图8A-图8B)以及第二端板160b(参见图8A-图8B))在层压板组件120的固结204(参见图9)和固化206(参见图9)期间进一步促进层压板组件120(参见图8A-图8B)的复合材料106(参见图8A、图8C和图9)的树脂材料108(参见图8A、图8C和图9)和纤维材料107(参见图8A、图8C和图9)进入间隙区145(参见图8B)中的流向214(参见图9)。端板160(参见图8A-图8B)在固结204和固化206期间形成对层压板122的障碍物，其防止或大体上防止树脂材料108(参见图8A)和纤维材料107从层压板组件120向外流动，而且反而促使树脂材料108和纤维材料107向内流动到间隙区145以及低压区198中。
如本文所使用的，“固结”或“使……固结”是指，在压力和热条件下将层压板组件120压缩或挤压在一起，以导致复合材料106的树脂材料108和纤维材料107的流动或迁移，并且润湿复合材料106(例如润湿增强纤维材料107)，以形成层压复合结构10。如本文所使用的，“固化”或“使……固化”是指，使层压板组件120在压力和热条件下硬化或韧化，以形成层压复合结构10。
图8C示出了具有通过系统172(参见图8B)形成的层间波纹部100的所形成的层压复合结构10。如图8C所示，层压复合结构10包括由复合材料106组成的多个堆叠层102或板层。复合材料106(参见图8C)包括利用纤维材料107(参见图8C)增强的树脂材料108(参见图8C)或聚合物基体。多个堆叠层102(参见图8C)具有形成在多个堆叠层102内的层间波纹部100(参见图8C)。每个层间波纹部100(参见图8C)具有大体上正弦曲线形轮廓101(参见图8C)或波浪形构型，其具有峰部110以及谷部112。当暴露边缘80(例如暴露竖直外边缘80a)遭受例如来自一个物体或多个物体(未示出)的一个或多个冲击力88(参见图9)(例如冲击力88a、88b(参见图5A)时，具有层间波纹部100(参见图8C)的层压复合结构10(参见图8C和图9)优选地在暴露边缘80(参见图6A-图6D和图9)(例如层压复合结构10的暴露竖直外边缘80a(参见图6A-图6D和图9))处具有改善的强度202(参见图9)及改善的抗冲击损伤性能200(参见图9)。
现参照图9，图9是示出了用于形成具有层间波纹部100的层压复合结构10的示例性形式的系统172并示出了具有层间波纹部100的所形成的层压复合结构10的功能性框图的图示。如图9所示，并且如在上文中参照图8B详细地进行讨论的，系统172包括联接至加压系统174的层压板组件120。如在图9中进一步示出的，层压板组件120优选地包括联接在一起的两个层压板122(例如第一层压板122a(参见图8A)以及第二层压板122b(参见图8A))，并且包括联接在两个层压板122之间以形成间隙区145的一个或多个间隙元件134(例如呈层压垫片135的形式)。如在图9中进一步示出的，层压板组件120还可包括工具板150，例如联接至第一层压板122a(参见图8A)的第一工具板150a(参见图8A)以及联接至第二层压板122b(参见图8A)的第二工具板150b(参见图8A)。一对端板160(参见图9)(例如第一端板160a(参见图8A)以及第二端板160b(参见图8A))优选地抵靠层压板组件120(参见图8A和图9)的相对侧面121(参见图8B)定位，该层压板组件呈堆叠构型133(参见图9)。
如在图9中进一步示出的，在上文中详细地进行讨论的加压系统174包括真空密封系统174a，该真空密封系统包括真空装袋组件175以及真空泵组件183。如图9所示，并且如在上文中详细地进行讨论的，真空装袋组件175包括一个或多个薄膜层170，例如第一薄膜层170a(参见图8B)以及第二薄膜层170b(参见图8B)，并且优选地，薄膜层170每个包括氟化乙烯丙烯(FEP)薄膜层171。如图9所示，并且如在上文中详细地进行讨论的，真空装袋组件175进一步包括一个或多个通气材料层176(例如第一通气材料层176a(参见图8B)以及第二通气材料层176b(参见图8B))，包括真空袋薄膜178，并且包括密封材料180。层压板组件120(参见图9)优选地联接在加压系统174的真空装袋组件175内，并且优选地定位在平坦表面设备182(参见图8B和图9)(例如桌子182a(参见图8B)(比如压实桌子))或另一合适的平坦表面上。
如图9所示，并且如在上文中详细地进行讨论的，真空泵组件183包括一个或多个真空端口184(例如呈第一真空端口184a(参见图8B)和第二真空端口184b(参见图8B)的形式)、一个或多个真空管线186、隔离构件188、计量器构件190、一个或多个控制阀192以及真空泵194。
当加压系统174(参见图9)对层压板组件120(参见图9)进行加压时，在间隙元件134处或周围或者在没有间隙区145(参见图9)的地方形成高压区196(参见图9)，并且在层压板122(参见图9)之间的间隙区145(参见图9)中形成低压区198(参见图9)。如上文所讨论的，低压区198(参见图9)有助于在层压板组件120(参见图9)的固结204(参见图9)和固化206(参见图9)期间通过促进复合材料106(参见图9)的树脂材料108(参见图9)和纤维材料107(参见图9)进入间隙区145(参见图9)中的流向214(参见图9)来形成一个或多个层间波纹部100(参见图9)，该流向与低压区198内的低压一起导致复合材料106(参见图9)的纤维材料107(参见图9)的一根或多根纤维的畸变，并且导致形成一个或多个层间波纹部100(参见图9)。纤维材料107的一根或多根纤维可以使得纤维材料107和树脂材料108的流向214(参见图9)可横向于纤维材料107的一根或多根纤维的定向的方式定向。
如图9所示，为了形成具有一个或多个层间波纹部100的层压复合结构10，层压板组件120的固结204和固化206优选地在有效压力208、有效温度210下执行有效时间周期212。例如，在层压复合结构10的固结204和固化206期间使用的有效压力208可根据所使用的复合材料106体系而改变，例如，对于某些复合材料体系而言，固结204和固化206期间的压力可在小于14psi(磅/平方英寸)的局部大气压至用于热塑性塑料的几千psi的范围内变化。在层压复合结构10的固结204和固化206期间使用的有效温度210以及有效时间周期212也可根据所使用的复合材料106体系而改变，并且可根据所使用的复合材料106的类型、复合材料106的流动特性(例如，树脂材料108的流量以及纤维材料107的流量)、复合材料106的粘度特性、复合材料106的化学变化曲线以及复合材料106和复合材料体系的其他材料性能而改变。
如图9所示，通过系统172形成的层压复合结构10可包括层压复合成品部件28(例如层压复合叶片形桁条28a、层压复合蒙皮面板28b、层压复合翼梁28c、层压复合飞行控制表面28d)或另一合适的层压复合成品部件28。如在图9中进一步示出的，通过系统172形成的层压复合结构10可进一步包括层压复合试件11。
如图9所示，通过系统172并通过层压板122(例如第一层压板122a(参见图8A)以及第二层压板122b(参见图8A))形成的层压复合结构10包括由复合材料106组成的多个堆叠层102或板层。如上文所讨论的，复合材料106(参见图9)包括利用纤维材料107(参见图9)增强的树脂材料108(参见图9)或聚合物基体。如在图9中进一步示出的，通过系统172并通过层压板122(例如第一层压板122a(参见图8A)以及第二层压板122b(参见图8A))形成的层压复合结构10包括一个或多个层间波纹部100。每个层间波纹部100(参见图9)优选地具有大体上正弦曲线形轮廓101(参见图8C和图9)或波浪形构型或形状，并且每个层间波纹部100(参见图7、图8C和图9)具有深度114(参见图7和图9)(例如峰部高度114a)、长度116(参见图7和图9)(例如畸变长度116a(参见图9))以及宽度117(参见图9)。深度114(参见图9)、长度116(参见图9)以及宽度117(参见图9)取决于通过系统172形成的层压复合结构10(参见图8C和图9)的尺寸103(参见图9)。如在图9中进一步示出的，每个层间波纹部100具有由交替的峰部110和谷部112组成的多个峰谷段109。
如图9所示，当暴露边缘80(例如暴露竖直外边缘80a)遭受来自一个物体或多个物体(未示出)的冲击力88或多个冲击力88(例如冲击力88a、88b(参见图5A))时，所形成的层压复合结构10优选地具有改善的抗冲击损伤性能200及改善的强度202。所形成的成品层压复合结构10(参见图9)优选地用于交通工具12(参见图9)(例如飞机12a(参见图9))或另一合适的交通工具中。
现参照图10，图10是本公开的形成具有一个或多个层间波纹部100(参见图6A-图6D和图8C)并具有改善的抗冲击损伤性能200(参见图9)及改善的强度202(参见图9)的层压复合结构10(参见图6A-图6D和图8C)的一种示例性形式的方法250的流程图的图示。如上文所讨论的，层压复合结构10(参见图9)可包括层压复合成品部件28(参见图9)(例如层压复合叶片形桁条28a(参见图9)、层压复合蒙皮面板28b(参见图9)、层压复合翼梁28c(参见图9)、层压复合飞行控制表面28d(参见图9))或另一合适的层压复合成品部件，或者层压复合结构10可包括层压复合试件11(参见图9)或另一合适的层压复合结构。
如图10所示，方法250包括形成层压板组件120(参见图8A-图8B和图9)的步骤252。层压板组件120(参见图8A-图8B和图9)包括联接至第二层压板122b(参见图8A-图8B和图9)的至少一个第一层压板122a(参见图8A-图8B和图9)。层压板组件120(参见图8A-图8B和图9)进一步包括一个或多个间隙元件134(参见图8A-图8B和图9)(例如呈层压垫片135(参见图8A-图8B和图9)的形式)，该一个或多个间隙元件联接在第一层压板122a与第二层压板122b之间，以在第一层压板122a(参见图8B和图9)与第二层压板122b(参见图8B和图9)之间形成间隙区145(参见图8B和图9)。形成层压板组件120(参见图8A-图8B和图9)的步骤252(参见图10)可进一步优选地包括以下步骤：在将第一层压板122a(参见图8A-图8B和图9)联接至第二层压板122b(参见图8A-图8B和图9)之前，将第一层压板122a联接至第一工具板150a(参见图8A-图8B和图9)并将第二层压板122b联接至第二工具板150b(参见图8A-图8B和图9)。
方法250(参见图10)的形成层压板组件120(参见图8A-图8B和图9)的步骤252(参见图10)进一步包括：沿着第一层压板122a(参见图8A)(或第二层压板122b(参见图8A))的纵向边缘146(参见图8A)彼此相对地定位并联接两个间隙元件134(参见图8A-图8B和图9)(包括层压垫片135(参见图8A和图9))，以控制在层压板组件120(参见图8A-图8B和图9)的固结204(参见图9)和固化206(参见图9)期间形成的一个或多个层间波纹部100(参见图6A-图6D、图7和图8C)的深度114(参见图7和图9)以及长度116(参见图7和图9)。
如图10所示，方法250还包括步骤254：利用加压系统174(参见图8B和图9)使层压板组件120(参见图8B和图9)固结，并且在间隙区145(参见图8B和图9)中形成低压区198(参见图8B和图9)，以形成一个或多个层间波纹部100(参见图8C和图9)。利用加压系统174(参见图8B和图9)的步骤254(参见图10)包括：将加压系统174联接至层压板组件120(参见图8B和图9)并围绕该层压板组件进行联接。如上文所讨论的，加压系统174(参见图8B和图9)包括真空密封系统174a(参见图8B和图9)，该真空密封系统由真空装袋组件175(参见图8B和图9)以及真空泵组件183(参见图8B和图9)组成。
如图10所示，方法250还包括步骤256：固化层压板组件120(参见图8A-图8B和图9)以形成具有一个或多个层间波纹部100(参见图8C和图9)的层压复合结构10(参见图8C和图9)，其中，当暴露边缘80遭受例如来自一个物体或多个物体(未示出)的冲击力88(参见图9)或多个冲击力88时，所形成的层压复合结构10(参见图8C和图9)具有改善的抗冲击损伤性能200(参见图9)及改善的强度202(参见图9)，特别是在暴露边缘80(参见图6A-图6D和图9)处，例如层压复合结构10(参见图6A-图6D和图9)的暴露竖直外边缘80a(参见图6A-图6D和图9)处。固化层压板组件120(参见图8A-8B和9)以形成层压复合结构10(参见图8C和图9)的步骤256(参见图10)还包括：对层压板组件120(参见图9)进行固化256(参见图9)以形成包括以下之一的层压复合结构10(参见图8C和图9)或另一合适的层压复合结构：层压复合试件11(参见图9)、层压复合叶片形桁条28a(参见图9)、层压复合蒙皮面板28b(参见图9)、层压复合翼梁28c(参见图9)、层压复合飞行控制表面28d(参见图9)。
如图10所示，方法250可进一步可选地在形成层压板组件120(参见图8A-图8B和图9)的步骤252之后且在利用加压系统174的步骤254之前包括步骤258：分别抵靠层压板组件120(参见图8B)的相对侧面121(参见图8B)定位第一端板160a(参见图8A-图8B和图9)和第二端板160b(参见图8A-图8B和图9)，以在层压板组件120的固结204(参见图9)和固化206(参见图9)期间促进层压板组件120(参见图8A-图8B和图9)的树脂材料108(参见图9)和纤维材料107(参见图9)进入间隙区145(参见图8B和图9)中的流向214(参见图9)。
实施例
在一个示例中，层压复合结构10(参见图9)(例如层压复合试件11(参见图9))利用一种形式的所公开的系统172(参见图9)形成。
形成层压板组件。在铺叠设备上形成包括第一层压板122a(参见图8A)和第二层压板122b(参见图8A)的两个单独层压板122(其呈由复合材料和树脂材料制成的轻型层压板的形式)，其中每个层压板表示总层压复合试件11(参见图9)的一个半部。
两个单独间隙元件134(例如呈两个层压垫片135的形式)由零度(0°)单向碳纤维增强塑料(CFRP)带条的多个板层构成，其包括用于形成小层间波纹部100c(参见图6C)的轻型层压板的5-板层(厚度)层压垫片，并且包括用于形成大层间波纹部100a(参见图6A)的轻型层压板的10-板层(厚度)层压垫片。在铺叠设备上形成层压垫片135。每个层压垫片135被修整成0.5英寸宽乘23.85英寸长的尺寸。
对包括第一工具板150a(参见图8A)和第二工具板150b(参见图8A)的两个(2)工具板150(每个呈所具有的长度为24英寸、宽度为7英寸且厚度为0.5英寸的刚性精密研磨钢隔板的形式)进行清洗和准备，并且然后放置在压实桌子上。
将第一层压板122a定位并对齐在第一工具板150a上方，并且使第一层压板122a的一个侧端或边缘与第一工具板150的一个侧端或边缘齐平地对齐。将第二层压板122b定位并对齐在第二工具板150b上方，并且使第二层压板122b的一个侧端或边缘与第二工具板150b的一个侧端或边缘齐平地对齐。
使第一层压板122a和第二层压板122b覆盖有氟化乙烯丙烯(FEP)薄膜层，以防止受污染。使用22英寸的汞(Hg)压力将第一层压板122a下真空压实在第一工具板150a上5分钟，并且使用22英寸的汞(Hg)压力将第二层压板122b真空压实在第二工具板150b上5分钟。
将真空压实后的第一层压板/第一工具板以及第二层压板/第二工具板移动至平坦工作表面上。利用超声刀对第一层压板122a的相对侧面(非齐平侧面)进行修整，使得其与第一工具板150a的相对侧面齐平。利用超声刀对第二层压板122b的相对侧面(非齐平侧面)进行修整，使得其与第二工具板150b的相对侧面齐平。对第一层压板122a和第二层压板122b进行检查，以确保相应的第一层压板122a和第二层压板122b的两侧端或边缘被充分地修整，使得它们与相应的第一工具板150a和第二工具板150b齐平地对齐。
沿着第一层压板122a的纵向边缘146(参见图8A)定位和对齐两个间隙元件134(例如呈两个层压垫片135的形式)。沿着第一层压板122a(参见图8A)的第一纵向边缘147a(参见图8A)齐平地对齐第一间隙元件134a(参见图8A)。沿着第一层压板122a的第二纵向边缘147b(参见图8A)齐平地对齐第二间隙元件134b(参见图8A)。
将第一间隙元件134a和第二间隙元件134b(例如呈层压垫片135的形式)真空压实至第一层压板122a。将具有真空压实的第一间隙元件134a和第二间隙元件134b的第一层压板122a移动至平坦表面设备182(参见图8B)，例如桌子182a(参见图8B)。
将第二层压板122b以及附接至第二层压板122b的底部侧面的所附接的第二工具板150b与第一层压板122a以及附接至顶部侧面的真空压实的第一间隙元件134a和第二间隙元件134b及附接至第一层压板122a的底部侧面的第一工具板150a对齐并位于其上方，使得第一层压板122a和第二层压板122b在内部面向彼此，并且第一工具板150a和第二工具板150b在外部面向外部，以形成层压板组件120。
对层压板组件进行真空装袋。利用薄膜层170(参见图9)(例如第一薄膜层170a(参见图8B))(呈2密耳厚的氟化乙烯丙烯(FEP)薄膜层171(参见图9)的形式)对所形成的层压板组件120进行包裹。利用若干片聚四氟乙烯(PTFE)胶带将呈FEP薄膜层形式的第一薄膜层固定在所形成的层压板组件周围。
抵靠利用薄膜层170包裹的层压板组件120(参见图8B)的每个相对侧面121(参见图8B)定位包括第一端板160a(参见图8A)以及第二端板160b(参见图8A)的两个端板160(参见图8A和图9)(每个呈长度为24英寸、宽度为1英寸且厚度为1.5英寸的铝条的形式)。
利用第二薄膜层170b(呈2密耳厚的氟化乙烯丙烯(FEP)薄膜层171(参见图9)的形式)对两个端板160以及包裹好的层压板组件120松散地进行包裹。利用若干片聚四氟乙烯(PTFE)胶带将呈FEP薄膜层形式的第二薄膜层固定在所形成的层压板组件周围。对呈FEP薄膜层形式的第二薄膜层进行检查，以确保在第二薄膜层中存在松弛，使得其能够填充层压板组件120的端部上的间隙区145(参见图8B)。
可选地利用10盎司通气材料对真空端口184(参见图8B)的真空端口华夫式部分(包括对于第一真空端口184a(参见图8B)的这种部分以及对于第二真空端口184b(参见图8B)的这种部分)进行包裹并定位在层压板组件120的每个端部上。
利用呈10盎司通气材料层形式的第一通气材料层176a对层压板组件120和包裹好的真空端口184进行包裹，并且利用聚四氟乙烯(PTFE)胶带对第一通气材料层进行固定。将真空端口184(参见图8B)的真空端口基部定位并固定至第一通气材料层176a。
将呈密封胶带180a(参见图8B)形式的密封材料180(参见图8B)以U形构型施加至真空袋薄膜178(呈所具有的厚度为3密耳的尼龙薄膜178a(参见图8B)的形式)。将真空袋薄膜的具有密封胶带的边缘折向利用第二薄膜层170b和第一通气材料层176a包裹的层压板组件120和端板160的中心。将边缘反向折叠，以露出密封胶带上的防粘纸。将真空袋薄膜的相对边缘折向包裹好的层压板组件的中心。移除防粘纸，并且将真空袋在包裹好的层压板组件的中心以及真空袋薄膜的端部处进行密封。
将真空端口184(参见图8B)穿过真空袋薄膜178(参见图8B)插入，并且然后利用真空泵组件183(参见图8B)抽真空，并且进行检查有无任何泄漏。在该示例中，使真空装袋的层压板组件在约90psi(九十磅/平方英寸)的有效压力并在约355华氏度的有效温度下固结并固化约两(2)小时的有效周期，以获得具有层间波纹部100(参见图8C和图9)的层压复合结构10。然而，有效压力、有效温度以及有效时间将根据所使用的复合材料体系而改变。
冲击和压缩测试。使具有层间波纹部100的所形成的成品层压复合结构10(呈具有层间波纹部100的层压复合试件11(参见图9)的示例性形式)如上所述地形成，并且然后进行冲击和压缩负载测试，并且对不具有层间波纹部100的层压复合结构10(例如呈不具有层间波纹部的层压复合试件的形式)的控制进行测试，同样对这些不具有层间波纹部的层压复合结构进行冲击和压缩负载测试。
使用具有约300磅的重型冲击夹具的高速冲击测试设备来执行冲击测试。以相同的冲击能量或力对所有的测试样本进行冲击。对以下呈层压复合试件形式的测试样本进行冲击测试：(1)具有大层间波纹部100(参见图6A)(0.030英寸波纹部尺寸)的轻型32-板层及中型66-板层层压板试样式层压复合试件；(2)具有小层间波纹部100c(参见图6C)(0.018英寸波纹部尺寸)的中型66-板层层压板试样式层压复合试件；(3)不具有层间波纹部的轻型32-板层及中型66-板层层压板试样式对照层压复合试件；(4)具有大层间波纹部100(参见图6A)(0.030英寸波纹部尺寸)并包括边缘覆盖物104(参见图6C)或罩盖处理的轻型32-板层及中型66-板层层压板试样式层压复合试件；(5)具有小层间波纹部100c(参见图6C)(0.018英寸波纹部尺寸)并包括边缘覆盖物104(参见图6C)或罩盖处理的轻型32-板层及中型66-板层层压板试样式层压复合试件；以及(6)不具有层间波纹部但包括边缘覆盖物104(参见图6C)或罩盖处理的轻型32-板层及中型66-板层层压板试样式对照层压复合试件。
对上述层压复合试件进行压缩测试，以确定其剩余强度性能。使用压缩测试设备执行压缩测试，该压缩测试设备包括带有窗口的压缩套夹具、负载压板、可调节基部以及200kip(千磅)最大值的负载框架。
结果。冲击测试的结果比较了不具有层间波纹部的对照测试样本与具有层间波纹部并额外地具有边缘覆盖物或罩盖处理的层压复合试件之间的冲击损伤尺寸。结果表明，具有大层间波纹部的轻型32-板层层压板试样式层压复合试件所具有的损伤(平均尺寸损伤为3.1英寸×1.0英寸)小于不具有层间波纹部的轻型32-板层层压板试样式对照层压复合试件所具有的损伤(平均尺寸损伤为4.2英寸×1.4英寸)。此外，冲击测试和压缩测试表明，具有大层间波纹部的中型66-板层层压板试样式层压复合试件所具有的损伤(平均尺寸损伤为3.6英寸×1.4英寸)小于不具有层间波纹部的中型66-板层层压板试样式对照层压复合试件所具有的损伤(平均尺寸损伤为3.8英寸×1.4英寸)。
此外，已发现，与不具有层间波纹部的轻型32-板层对照层压板试样相比，对于轻型32-板层层压板试样，在承载性能上由此增加了29％，并且已发现，与不具有层间波纹部的中型66-板层对照层压板试样相比，对于中型-66板层层压板试样，在承载性能上由此增加了10％。
此外，冲击测试和压缩测试的结果表明，具有横向层间波纹部的层压复合试件对来自冲击的内部损伤的抵抗性能较好，并且由此具有较高的剩余强度性能。虽然以相同的能量进行冲击，但具有层间波纹部的层压复合试件中的内部分层较少。差异最大的是不具有罩盖处理的轻型32-板层压复合试件。此外，这种简单、方便且成本有效的测试表明，横向腹板层间波纹部不会引起层压复合叶片形桁条28a(参见图9)目视勉强可见冲击损伤(BVID)，即由目视检测无法适当地检测到的损伤，压缩性能。
当暴露边缘80遭受来自一个物体或多个物体(未示出)的一个或多个冲击力88(参见图9)(例如，冲击力88a、88b(参见图5A))时，层压复合结构10(参见图6A-图6D、图8C和图9)以及用于形成层压复合结构10(参见6A-6D、8C和9)的系统172(参见图8B和图9)及方法250(参见图10)的所公开的实施例在层压复合结构10的暴露边缘80(参见图9)处提供了改善的强度202(参见图9)及改善的抗冲击损伤性能200(参见图9)。利用出于抗冲击损伤性能的目的而有意地形成层间波纹部100(参见图6A-图6D、图8C和图9)，避免了将较为昂贵的辅助结构(例如，结构外包装和缝纫)应用至层压复合物，因此需要较少的制造步骤，这进而可降低制造时间、劳动以及制造成本。此外，有意地形成层间波纹部100(参见6A-6D、图8C和图9)消除了如果它们已存在于生产工艺中则出于冲击损伤性能而去除它们的需要，这是因为它们提供了益处而不是害处。进一步地，虽然具有层间波纹部100(例如小层间波纹部100c(参见图6C))的所公开的层压复合结构10可与边缘覆盖物104(参见图6C)一起使用，但这种边缘覆盖物是可选的而不是必须的。如果能避免额外的边缘覆盖物，这可降低制造成本，并且可需要较少的制造步骤，这可进而可降低制造时间、劳动以及制造成本。
此外，层压复合结构10(参见6A-图6D、图8C和图9)以及系统172(参见图8B和图9)及方法250(参见图10)的所公开的实施例提供了可在无需辅助步骤或额外的材料成本的情况下容易地结合到初级制造或成形工艺中的具有层间波纹部100的层压复合结构10。此外，已发现，横向腹板层间波纹部100不会引起层压复合叶片形桁条28a(参见图9)目视勉强可见冲击损伤(BVID)。
得益于上述说明书和相关附图中所给出的教导的本公开所属领域的技术人员将想到本公开的许多修改以及其他实施例。本文所描述的实施例意在是说明性的，而非旨在是限制的或穷尽的。虽然在本文中使用了特定术语，但它们仅以一般性及描述性的含义使用，而非用于限制。

Claims (20)

1.一种具有改善的抗冲击损伤性能(200)及改善的强度(202)的层压复合结构(10)，所述层压复合结构(10)包括：
由复合材料(106)组成的多个堆叠层(102)，所述多个堆叠层(102)具有形成在所述多个堆叠层(102)内的一个或多个层间波纹部(100)，每个层间波纹部(100)具有大体上正弦曲线形轮廓(101)，并具有取决于所形成的所述层压复合结构(10)的尺寸(103)的深度(114)以及长度(116)，
其中，当所述层压复合结构(10)的暴露边缘(80)遭受冲击力(88)时，具有所述一个或多个层间波纹部(100)的所述层压复合结构(10)在所述暴露边缘(80)处具有改善的强度(202)及改善的抗冲击损伤性能(200)。
2.根据权利要求1所述的层压复合结构(10)，其中，每个层间波纹部(100)的所述深度(114)在从0.01英寸至0.35英寸的范围内。
3.根据权利要求1所述的层压复合结构(10)，其中，每个层间波纹部(100)的所述长度(116)包括在第一谷部(112a)的第一切点(118a)与第二谷部(112b)的第二切点(118b)之间的畸变长度(116a)，并且其中，峰部(110)形成在所述第一谷部(112a)与所述第二谷部(112b)之间。
4.根据权利要求3所述的层压复合结构(10)，其中，每个层间波纹部(100)的所述长度(116)在从0.20英寸至0.60英寸的范围内。
5.根据权利要求1所述的层压复合结构(10)，其中，每个层间波纹部(100)具有所述长度(116)与所述深度(114)的预定比率(119)。
6.根据权利要求1所述的层压复合结构(10)，其中，所述层压复合结构(10)包括层压复合叶片形桁条(28a)、层压复合蒙皮面板(28b)、层压复合翼梁(28c)、层压复合飞行控制表面(28d)以及层压复合试件(11)中的一个。
7.根据权利要求6所述的层压复合结构(10)，其中，所述层压复合结构(10)包括所述层压复合叶片形桁条(28a)，并且进一步其中，所述一个或多个层间波纹部(100)横向于所述层压复合叶片形桁条(28a)的腹板(76)。
8.一种用于形成具有一个或多个层间波纹部(100)并具有改善的抗冲击损伤性能(200)及改善的强度(202)的层压复合结构(10)的系统(172)，所述系统(172)包括：
层压板组件(120)，所述层压板组件包括：
联接至第二层压板(122b)的第一层压板(122a)，所述第一层压板(122a)联接至第一工具板(150a)，并且所述第二层压板(122b)联接至第二工具板(150b)；以及
联接在所述第一层压板(122a)与所述第二层压板(122b)之间的一个或多个间隙元件(134)，所述一个或多个间隙元件(134)在所述第一层压板(122a)与所述第二层压板(122b)之间形成间隙区(145)；以及
加压系统(174)，所述加压系统联接至所述层压板组件(120)，以在所述层压板组件(120)的固结(204)和固化(206)期间在所述间隙区(145)中形成低压区(198)，从而形成所述一个或多个层间波纹部(100)，并形成具有所述一个或多个层间波纹部(100)的所述层压复合结构(10)，
其中，当所述层压复合结构(10)的暴露边缘(80)遭受冲击力(88)时，具有所述一个或多个层间波纹部(100)的所述层压复合结构(10)在所述暴露边缘(80)处具有改善的强度(202)及改善的抗冲击损伤性能(200)。
9.根据权利要求8所述的系统(172)，进一步包括第一端板(160a)以及第二端板(160b)，所述第一端板和所述第二端板分别抵靠所述层压板组件(120)的相对侧面(121)定位，以将所述层压板组件(120)固定在所述加压系统(174)内，并在所述层压板组件(120)的固结(204)和固化(206)期间促进所述层压板组件(120)的树脂材料(108)和纤维材料(107)进入所述间隙区(145)中的流向(214)。
10.根据权利要求8所述的系统(172)，其中，所述层压复合结构(10)的所述一个或多个层间波纹部(100)中的每个层间波纹部具有大体上正弦曲线形轮廓(101)，并且每个层间波纹部具有取决于所形成的所述层压复合结构(10)的尺寸(103)的深度(114)以及长度(116)。
11.根据权利要求10所述的系统(172)，其中，通过所述系统(172)形成的所述层压复合结构(10)的每个层间波纹部(100)的所述深度(114)在从0.01英寸至0.35英寸的范围内，并且其中，通过所述系统(172)形成的所述层压复合结构(10)的每个层间波纹部(100)的所述长度(116)在从0.20英寸至0.60英寸的范围内。
12.根据权利要求8所述的系统(172)，其中，所述层压板组件(120)的所述一个或多个间隙元件(134)包括沿着所述第一层压板(122a)的纵向边缘(146)彼此相对地定位的两个层压垫片(135)，以控制在所述层压板组件(120)的固结(204)和固化(206)期间形成的所述一个或多个层间波纹部(100)的深度(114)以及长度(116)。
13.根据权利要求8所述的系统(172)，其中，所述加压系统(174)包括具有真空装袋组件(175)以及真空泵组件(183)的真空密封系统(174a)，所述真空装袋组件(175)包括第一薄膜层(170a)、第二薄膜层(170b)、第一通气材料层(176a)、真空袋薄膜(178)以及密封材料(180)。
14.根据权利要求8所述的系统(172)，其中，所述层压复合结构(10)包括层压复合试件(11)、层压复合叶片形桁条(28a)、层压复合蒙皮面板(28b)、层压复合翼梁(28c)以及层压复合飞行控制表面(28d)中的一个。
15.一种用于形成具有一个或多个层间波纹部(100)并具有改善的抗冲击损伤性能(200)及改善的强度(202)的层压复合结构(10)的方法(250)，所述方法(250)包括以下步骤：
步骤(252)：形成层压板组件(120)，所述层压板组件包括联接至第二层压板(122b)的至少一个第一层压板(122a)以及联接在所述第一层压板(122a)与所述第二层压板(122b)之间的一个或多个间隙元件(134)，以在所述第一层压板(122a)与所述第二层压板(122b)之间形成间隙区(145)；
步骤(254)：利用加压系统(174)使所述层压板组件(120)固结，并在所述间隙区(145)中形成低压区(198)以形成所述一个或多个层间波纹部(100)；以及
步骤(256)：使所述层压板组件(120)固化以形成具有所述一个或多个层间波纹部(100)的所述层压复合结构(10)，其中，所形成的所述层压复合结构(10)具有改善的抗冲击损伤性能(200)及改善的强度(202)。
16.根据权利要求15所述的方法(250)，其中，所述方法在形成所述层压板组件(120)的所述步骤(252)之后且在利用所述加压系统(174)的所述步骤(254)之前包括步骤(258)：分别抵靠所述层压板组件(120)的相对侧面(121)定位第一端板(160a)和第二端板(160b)，以在所述层压板组件(120)的固结(204)和固化(206)期间促进所述层压板组件(120)的树脂材料(108)和纤维材料(107)进入所述间隙区(145)中的流向(214)。
17.根据权利要求15所述的方法(250)，其中，形成所述层压板组件(120)的所述步骤(252)进一步包括：在将所述第一层压板(122a)联接至所述第二层压板(122b)之前，将所述第一层压板(122a)联接至第一工具板(150a)，并且将所述第二层压板(122b)联接至第二工具板(150b)。
18.根据权利要求15所述的方法(250)，其中，形成所述层压板组件(120)的所述步骤(252)进一步包括：沿着所述第一层压板(122a)的纵向边缘(146)彼此相对地定位并联接两个间隙元件(134)，以控制在所述层压板组件(120)的固结(204)和固化(206)期间形成的所述一个或多个层间波纹部(100)的深度(114)以及长度(116)。
19.根据权利要求15所述的方法(250)，其中，利用所述加压系统(174)的所述步骤(254)包括：将所述加压系统(174)联接至所述层压板组件(120)并围绕所述层压板组件进行联接，所述加压系统(174)包括具有真空装袋组件(175)以及真空泵组件(183)的真空密封系统(174a)。
20.根据权利要求15所述的方法(250)，其中，使所述层压板组件(120)固化以形成所述层压复合结构(10)的所述步骤(256)进一步包括：使所述层压板组件(120)固化(206)以形成包括以下之一的所述层压复合结构(10)：层压复合试件(11)、层压复合叶片形桁条(28a)、层压复合蒙皮面板(28b)、层压复合翼梁(28c)以及层压复合飞行控制表面(28d)。
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