CN110954052A - 在复合层压件中创建受控且可重复的面外纤维畸变的测试系统和方法 - Google Patents

在复合层压件中创建受控且可重复的面外纤维畸变的测试系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及在复合层压件中创建受控且可重复的面外纤维畸变的测试系统和方法。测试系统包括具有铺放表面的铺放工具以及附接到铺放表面的两个整流棒。测试系统包括复合层压件，该复合层压件具有多个堆叠的层片并被定位在两个整流棒之间。测试系统包括被定位在多个堆叠的层片中的一个或多个层片的下方并且邻近所述一个或多个层片的一个或多个位置处的纤维畸变引发器。测试系统包括其间具有间隙并被定位在复合层压件的上方的两个垫板。当测试系统因真空压实而经历加压固化工艺时，多个堆叠的层片因整流棒而受限制的向外扩张以及由位于一个或多个位置处的一个或多个纤维畸变引发器形成的压差区域在复合层压件中创建受控且可重复的面外纤维畸变。

Description

在复合层压件中创建受控且可重复的面外纤维畸变的测试系 统和方法
技术领域
本公开总体上涉及用于复合结构的测试系统和方法，并且更具体地，涉及用于复合层压件的代表全比例尺寸的部件或结构的子比例水平测试系统和方法。
背景技术
复合结构由于其高的强度重量比、耐腐蚀性和其他有利的特性而可用于包括飞行器制造在内的多种应用。特别地，在飞行器制造中，复合结构可用于形成飞行器的机身、机翼、尾部和其他部分。复合结构由复合材料制成，该复合材料通常包括处于编织和非编织构型的纤维层，例如碳纤维层片。纤维层可以通过将它们层压在一起形成复合层压件而制成复合零件。
在固化工艺中，复合零件(如复合层压件)与其铺放的非固化状态相比，厚度减小或减少。当对铺放在铺放工具上或周围的复合层压件施加真空时，可以减少体积，从而使复合层压件更薄。尺寸设置为压实的环境的最顶层或最外层可能太长，并且由于它们被压实并被迫重新放置成较小的体积而可能变形。特别地，减薄过程在制成例如飞机机身的圆柱形或桶形截面时，可能产生面外纤维畸变(out-of-plane fiber distortion)，即纤维褶皱。在复合制造中，这种超出一定阈值的面外纤维畸变或褶皱是不可接受的，并且在圆柱形或弯曲零件的复合制造中可能特别成问题。
为了试图理解和解决复合零件制造中的面外纤维畸变问题，已知的系统和方法涉及制造全比例尺寸部件，以创建这种零件的代表性面外纤维畸变。例如，可以将这种全比例尺寸部件制造多次，以了解在测试过程中可能更改的变量的好处。然而，制造这样的全比例尺寸的零以产生代表性的面外纤维畸变是非常昂贵的、劳动密集的和时间密集的。此外，已经证明难以在子比例水平或测试台上特别是对于圆柱形或弯曲的零件产生全比例尺寸部件的可重复的代表性面外纤维畸变。
因此，在本领域中需要这样一种技术解决方案，该技术解决方案可以以子比例水平(sub-scale level)在复合结构(例如复合层压件)中创建受控且可重复的面外纤维畸变，与已知系统和方法相比，其成本更低，劳动强度更低，而且耗时更少。
发明内容
本公开的示例实施方式提供了一种测试系统和方法，用于以子比例水平在复合结构(例如复合层压件)中创建受控且可重复的面外纤维畸变。如以下详细描述中所讨论的，用于在复合结构(例如复合层压件)上以子比例水平创建受控且可重复的面外纤维畸变的测试系统和方法提供了超过已知系统和方法的显着优势。
在一个形式中，提供了一种用于在复合层压件中创建受控且可重复的面外纤维畸变的测试系统。该测试系统包括具有铺放表面的铺放工具。该测试系统还包括两个整流棒，该整流棒附接到铺放表面并且以彼此对置的方式间隔开。
该测试系统还包括包含多个堆叠的层片的复合层压件。复合层压件被铺放在铺放工具的铺放表面上并被定位在两个整流棒之间。
该测试系统还包括一个或多个纤维畸变引发器，所述一个或多个纤维畸变引发器被定位在多个堆叠的层片中的一个或多个层片的下方且邻近所述一个或多个层片的一个或多个位置。一个或多个纤维畸变引发器中的每一个都包括具有体积的结构，以增大堆叠在一个或多个纤维畸变引发器中的每一个的上方的多个堆叠的层片中的一个或多个层片的一部分的高度。
该测试系统还包括两个垫板，这两个垫板位于复合层压件的上方并被定位在两个整流棒之间。两个垫板在这两个垫板之间具有间隙。当测试系统因真空固化而经历加压固化工艺时，在复合层压件中的一个或多个受控的位置处，多个堆叠的层片因两个整流棒而受限制的扩张以及由一个或多个位置处的一个或多个纤维畸变引发器形成的压差区域在复合层压件中创建多个堆叠的层片中的一个或多个层片受控且可重复的面外纤维畸变。
在另一个形式中，提供了一种用于测试目的和工艺改进的用于在复合层压件中创建受控且可重复的面外纤维畸变的测试系统。该测试系统包括具有铺放表面的弯曲的铺放工具。
该测试系统还包括均附接到铺放表面的第一整流棒和第二整流棒。第一整流棒与第二整流棒以平行对齐且对置的方式间隔开。
该测试系统进一步包括包含多个堆叠的碳纤维层片的复合层压件。复合层压件被铺放在弯曲的铺放工具的铺放表面上。该复合层压件具有邻接第一整流棒的第一外围端并具有邻接第二整流棒的第二外围端。
该测试系统进一步包括一个或多个纤维畸变引发器，所述一个或多个纤维畸变引发器被定位在多个堆叠的碳纤维层片中的一个或多个碳纤维层片的下方并邻近所述一个或多个碳纤维层片的一个或多个位置。一个或多个纤维畸变引发器中的每一个都包括具有体积的结构，以增大堆叠在一个或多个纤维畸变引发器中的每一个的上方的多个堆叠的碳纤维层片中的一个或多个碳纤维层片的一部分的高度。
该测试系统还包括被定位成紧靠第二垫板的第一垫板，在第一垫板和第二垫板之间具有间隙。第一垫板和第二垫板被定位在复合层压件的上方并被定位在第一整流棒和第二整流棒之间。第一垫板和第二垫板都具有分别邻接第一整流棒和第二整流棒的外侧端。
当测试系统因真空压实而经历加压固化工艺时，第一整流棒和第二整流棒限制多个堆叠的碳纤维层片向外扩张，并且一个或多个纤维畸变引发器在一个或多个位置处形成压差区域，以在堆叠在一个或多个纤维畸变引发器的上方的多个堆叠的碳纤维层片中的一个或多个碳纤维层片中在一个或多个受控的位置处形成畸变的面外纤维。进而，这会在复合层压件中创建用于测试目的和工艺改进的受控且可重复的面外纤维畸变。
在另一个形式中，提供了一种用于在复合层压件中创建受控且可重复的面外纤维畸变的方法。该方法包括组装测试系统的步骤。
该测试系统包括具有铺放表面的铺放工具。该测试系统还包括两个整流棒，这两上整流棒附接到铺放表面并且以彼此对置的方式间隔开。该测试系统还包括包含多个堆叠的层片的复合层压件。复合层压件被铺放在铺放工具的铺放表面上并被定位在两个整流棒之间。该测试系统还包括一个或多个纤维畸变引发器，所述一个或多个纤维畸变引发器被定位在多个堆叠的层片中的一个或多个层片的下方且邻近所述一个或多个层片的一个或多个位置处。一个或多个纤维畸变引发器中的每一个都包括具有体积的结构，以增大堆叠在一个或多个纤维畸变引发器中的每一个的上方的多个堆叠的层片中的一个或多个层片的一部分的高度。该测试系统还包括两个垫板，这两个垫板被定位在复合层压件的上方并被定位在两个整流棒之间。两个垫板在这两个垫板之间具有间隙。
该方法还包括以下步骤：利用加压固化工艺和真空压实固化测试系统，以利用两个整流棒限制多个堆叠的层向外扩张，并利用一个或多个纤维畸变引发器在一个或多个位置处创建压差区域。该方法进一步包括：在堆叠在一个或多个纤维畸变引发器的上方的多个堆叠的层片中的一个或多个层片中在一个或多个受控的位置处形成畸变的面外纤维，以在复合层压件中创建受控且可重复的面外纤维畸变。
已经讨论的特征、功能和优点可以在本公开的各种形式或实施方式中独立地实现，或者可以在其他形式或实施方式中组合，其进一步的细节可以参照以下描述和附图来看到。
附图说明
参照以下结合附图的详细描述，可以更好地理解本公开，附图示出了示例性形式或实施方式，但这些际图不一定按比例绘制，其中：
图1是示出了本公开的测试系统的示例性形式的功能框图的图示。
图2A是铺放装置的前视剖视图，示出了铺放在铺放工具上且没有纤维畸变引发器的复合层压件。
图2B是本发明的测试系统的一种形式的前视横截面图，其中纤维畸变引发器被定位在铺放工具和多个堆叠的层片中的第一层片之间。
图2C是本发明的测试系统的另一种形式的前视剖视图，其中纤维畸变引发器位于多个堆叠的层片中的两个层片之间。
图3A是本发明的测试系统的铺放工具和两个整流棒的俯视图。
图3B是图3A的铺放工具和两个整流棒的俯视图，其中两个纤维畸变引发器被定位在铺放工具上。
图3C是图3B的铺放工具、两个整流棒和两个纤维畸变引发器的俯视图，其中复合层压件被定位在两个整流棒之间并被铺放在两个纤维畸变引发器的上方。
图3D是图3C的铺放工具、两个整流棒、两个纤维畸变引发器和复合层压件的俯视图，其中两个垫板之间具有间隙并且被定位在两个整流棒之间并被铺放在复合层压件的上方。
图4是本公开的测试系统的示例性形式的前视立体图的图示。
图5A是具有畸变的面外纤维的固化的复合零件的顶视图的图示。
图5B是图5A的圆5B的畸变的面外纤维的横截面扫描图。
图6是本公开的方法的示例性形式的流程图的图示。
图7是飞行器的立体图的图示，该飞行器结合了可以用本公开的测试系统的形式以子比例水平进行测试的飞行器结构。
图8是飞行器制造和服务方法的一种形式的流程图的图示。
图9是飞行器的形式的功能框图的图示。
本公开中示出的每个图示出了所呈现的实施方式的一方面的变型，并且将仅详细讨论差异。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更全面地描述所公开的形式或实施方式，在附图中示出了一些但不是全部公开的形式。实际上，可以提供几个不同的形式，并且不应将其解释为限于在此阐述的形式。相反，提供这些形式是为了使本公开透彻并将本公开的范围充分传达给本领域技术人员。
现在参照附图，图1是示出了本公开的测试系统10的示例性形式的功能框图的图示。测试系统10(见图1)被配置为有意创建并确实有意创建纤维畸变12(见图1)，包括面外纤维畸变12a(见图1)，以在复合层压件14(见图1)中获得受控且可重复的面纤维畸变12b(见图1)。如图1所示，优选地，测试系统10是子比例测试系统10a，用于以子比例水平16创建并获得受控且可重复的面外纤维畸变12b，该受控且可重复的面外纤维畸变是例如飞行器200a(见图7)的机身202(见图7)的机身筒体部分220(见图7)的全比例尺寸部件18或其他合适的全比例尺寸部件18或结构的代表性纤维畸变12c。
如图1进一步所示，测试系统10和受控且可重复的面外纤维畸变12b可用于测试目的158和过程改进160，例如，用于寻找消除或最小化复合结构218(见图7)例如复合层压件14中的纤维畸变12例如面外纤维畸变12a的解决方案。测试系统10(见图1)有助于创建复合结构218(见图7)例如复合层压件14(见图1)中的也被称为褶皱110a(见图1)的畸变的面外纤维110(见图1)并且提供该畸变的面外纤维110(见图1)的有意创建。这在复合层压件14中提供了畸变的面外纤维110或褶皱110a的增加的可重复性154(见图1)和受控的位置156(见图1)。因此，测试系统10例如子比例测试系统10a以子比例水平16创建具有增加的重复性154的畸变的面外纤维110或褶皱110a，因此可以更容易并准确地解决在全比例尺寸部件18上形成畸变的面外纤维110或褶皱110a的问题。
如图1所示，测试系统10包括具有铺放表面26的铺放工具20。在一种形式中，铺放工具20可包括具有弯曲的构造22(见图1)和曲率半径23(见图1)的弯曲的铺放工具20a(见图1、图4)。弯曲的铺放工具20a(见图1、图4)优选地具有轮廓28(见图1、图4)，该轮廓28包括凸轮廓28a(见图1、图4)。如图1所示，如果全比例尺寸部件18具有弯曲的几何形状，例如，飞行器200a(见图7)的机身202(见图7)的机身筒体部分220(见图7)，则全比例尺寸部件18可以具有部分曲率半径23a。
在另一种形式中，铺放工具20可包括平坦的铺放工具20b(见图1、图2B)。平坦的铺放工具20b(见图1、图2B)具有包括线性轮廓28b(见图1、图2B)的轮廓28(见图1、图2B)。
如图1所示，测试系统10还包括多个整流棒40，例如两个整流棒40，这些整流棒优选地以可移除的方式附接到铺放表面26。多个整流棒40用作限制器梁以限制或约束复合层压件14(见图1)的层片66(见图1)向外扩张或拉伸。两个整流棒40在铺放表面26上以间隔排列60(见图1、图3A)并且优选地彼此平行对齐62(见图1、图3A)以彼此对置的方式间隔开。多个整流棒40，例如两个整流棒40，优选地包括第一整流棒40a(见图1、图3A)和第二整流棒40b(见图1、图3A)。在另一种形式中，多个整流棒40可以进一步包括第三整流棒40c(见图1)和第四整流棒40d(见图1)，它们可以在铺放表面26上以间隔排列60(见图1)并且优选地彼此平行对齐62(见图1)以彼此对置的方式间隔开。优选使用两个整流棒40。但是，如果使用四个整流棒40，则第一整流棒40a(见图1)、第二整流棒40b(见图1)、第三整流棒40c(见图1)和第四整流棒40d(见图1)可以被附着到铺放工具20，并且被定位在复合层压件14的外围周围并与其相邻，该复合层压件14被配置为铺放且随后铺放在铺放工具20上。
多个整流棒40(见图1)，例如两个整流棒40，包括第一整流棒40a(见图1、图3A)和第二整流棒40b(见图1、图3A)，优选地附接到，例如用一个或多个附接元件52(见图3A、图4)例如一个或多个紧固件52a(见图3A、图4)例如螺栓或其他合适的附接元件52可拆卸地附接到，铺放表面26。诸如紧固件52a(见图3A)之类的附接元件52(见图3A)优选插入形成在每个整流棒40(见图1、图3A)中的一个或多个通孔50(见图3A)中。替代地，多个整流棒40可以以另一种合适的方式例如利用夹具、分度元件等联接或可移除地附接到铺放表面26。
如图1所示，测试系统10还包括复合层压件14。复合层压件14(见图1)被铺放在铺放工具20(见图1)的铺放表面26(见图1)上并被定位在多个整流棒40(见图1)之间，例如定位在两个整流棒40之间。如图1所示，复合层压件14包括多个堆叠的层片64，例如多个堆叠的碳纤维层片64a。多个堆叠的层片64，例如多个堆叠的碳纤维层片64a，包括层片66(见图1)，或层，例如碳纤维层片66a(见图1)。如图1所示，每个层片66具有层片长度67、层片宽度68和层片厚度69。优选地，层片66被手动地铺放在多个整流棒40的边界内，例如第一整流棒40a和第二整流棒40b的边界内。
层片66优选地包括一种或多种复合材料70(见图1)，包括纤维材料72(见图1)。如图1所示，纤维材料72优选包括纤维72a，例如碳纤维72b，和/或织物，例如一个或多个平纹(PW)织物层72c。除了碳纤维72b和一个或多个PW织物层72c之外，示例性纤维材料72还可包括玻璃纤维、纤维玻璃、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、机织织物、无纺布、其一种或多种的组合或其他合适的纤维或织物。
诸如碳纤维层片66a(见图1)之类的层片66(见图1)优选地以具有大块部分74(见图1)例如空气74a(见图1)例如在层片66之间充满空气的区域例如气穴的形式铺放在铺放工具20(见图1)的铺放表面26(见图1)上。如图1所示，复合层压件14的层片66可包括：与铺放工具20的铺放表面26接触的第一层片66b或底部层片；最后一个层片66c或顶部层片；位于第一层片66b和最后一个层片66c之间的一个或多个中间层片66d；以及一个或多个最上面的层片66e。碳纤维层片66a可包括树脂基体材料或聚合物基体材料中的碳纤维。
如图1所示，测试系统10还包括一个或多个纤维畸变引发器90或褶皱引发器，它们位于多个堆叠的层片64中的一个或多个层片66的下方并且邻近所述一个或多个层片66的一个或多个位置92处。如图1所示，一个或多个纤维畸变引发器90中的每个都包括具有体积96和质量97的结构94。如图1进一步所示，一个或多个纤维畸变引发器90中的每个都具有长度104、宽度106和厚度108。在一种形式中，一个或多个纤维畸变引发器90(见图1、图3B)中的每一个的长度104(见图1、图3B)基本上等于复合层压件14(见图1、图3C)的长度80(见图3C)。
如图1进一步所示，一个或多个纤维畸变引发器90可以包括复合材料过量填充元件91a、外模线(OML)条91b、内模线(IML)条91c、膜层91d，或根据要解决的生产问题或测试的目的，可以使用任何数量的其他合适的纤维畸变引发器90。例如，可以将一个或多个复合材料过量填充元件91a、一个或多个OML条91b和一个或多个IML条91c的组合全部铺放在铺放工具20上的铺放表面位置92a(见图1)上和/或铺放在复合层压件14中的层间位置92b(见图1)处。一个或多个纤维畸变引发器90中的每一个都包括具有体积96(见图1)的结构94(见图1)，以增加堆叠在一个或多个纤维畸变引发器90中的每一个上的多个堆叠的层片64(见图1、图2B)中的一个或多个层片66(见图1、图2B、图2C)的一部分88(见图2B、图2C)的高度86(见图2B、图2C)。一个或多个纤维畸变引发器90可包括任何结构94，该结构能在复合层压件14中增加一个或多个层片66的部分88的高度86，并在复合层压件14中在一个或多个纤维畸变引发器90的一个或多个位置92(见图1)处及上方并且在高度86得以增加的地方创建在低压(LP)区域116(见图1)和高压(HP)区域118(见图1)之间具有相对压力变化的一个或多个压差区域114(见图1)。
在测试系统10的一个形式中，一个或多个纤维畸变引发器90中的至少一个纤维畸变引发器(见图1、图2B)被定位在位置92(见图1、图2B)中，例如铺放表面位置92a(见图1、图2B)，其邻近铺放工具20(见图1、图2B)的铺放表面26(见图1、图2B)和铺放在铺放表面26(见图1、图2B)以及所述至少一个纤维畸变引发器90的上方并与之接触的第一层片66a(见图1、图2B)或者说底部层片并且位于所述铺放表面26和所述第一层片66a或者说底部层片之间。在测试系统10的另一种形式中，一个或多个纤维畸变引发器90中的至少一个畸变引发器(见图1、图2C)被定位在位置92(见图1、图2C)中，例如层间位置92b(见图1、图2C)，其邻近多个堆叠的层片64中的两个层片66并位于这两个层片之间(见图1、图2C)。
如图1所示，测试系统10进一步优选地包括两个垫板120或垫片，在这两个垫板120之间具有间隙122。测试系统10可以根据需要进一步包括多于两个的垫板120或垫片，例如，四个、六个、八个或更多的垫板120。两个垫板120优选地定位在复合层压件14的上方并且定位在多个整流棒40之间，例如第一整流棒40a、第二整流棒40b。优选地，两个垫板120(见图1、图3D、图4)包括被定位成紧靠第二垫板120b(见图3D、图4)的第一垫板120a(见图3D、图4)，并且在第一垫板120a和第二垫板120b之间具有间隙122(见图1、图3D、图4)，并且在测试系统10经历加压固化工艺140之前存在间隙122(见图1)。当复合层压件14在加压固化工艺140(见图1)期间紧缩或收缩时，两个垫板120或两个以上垫板120彼此靠近，这是因为它们在端受到相应的整流棒40的约束，并且两个垫板120或两个以上垫板120之间的间隙122或多个间隙122变小或闭合，并允许两个垫板120或两个以上垫板120闭合，彼此靠拢而不会彼此拉近。两个垫板120(见图1)或两个以上垫板120可以由钢或另一种合适的金属材料、陶瓷材料、复合材料或设计用于固化和固结工艺以形成复合层压件14的其他材料制成。
如图1中所示，测试系统10可以可选地包括位于复合层压件14和两个垫板120或两个以上垫板120之间，例如直接位于两个垫板120的正下方并且直接位于复合层压件14的正上方。表面剂层138允许两个垫板120或两个以上的垫板120在表面剂层138上滑动以产生定位表面。所述表面剂层138可以包括膜层，所述膜层的与所述复合层压体14相邻的底侧是发粘的或具有粘性的，并且与所述两个垫板120相邻的顶侧是光滑且非粘性的。替代地，根据打算使畸变的面外纤维110或褶皱110a(见图1)的受控的位置156(见图1)形成在复合层压件14中的何处并且根据要解决的生产问题以及测试的目的，表面剂层138可以包括其他类型的材料层。
当测试系统10因真空压实144(见图1)而经历加压固化工艺140(见图1)时，多个整流棒40(例如第一整流棒40a和第二整流棒40b)限制或约束多个堆叠的层片64(见图1)(例如多个堆叠的碳纤维层片64a(见图1)的外围端或边缘向外扩张。此外，当测试系统10因真空压实144(见图1)而经历加压固化工艺140(见图1)时，一个或多个纤维畸变引发器90(见图1)在一个或多个位置92(见图1)中的每个位置处产生压差区域114(见图1)，以在堆叠在一个或多个纤维畸变引发器90的上方的多个堆叠的层片64(例如多个堆叠的碳纤维层片64a)中的一个或多个层片66(例如一个或多个碳纤维层片66a)中在一个或多个受控的位置156(见图1)或预定的或期望的位置处形成畸变的面外纤维110(见图1)，例如褶皱110a(见图1)。进而，这会在复合层压件14中创建用于测试目的158(见图1)和/或工艺改进160(见图1)的受控且可重复的面外纤维畸变12b(见图1)。
由纤维畸变引发器90(见图1)在复合层压件14(见图1)中创建的每个压差区域114(见图1)包括紧靠高压(HP)区域118(见图1)的低压(LP)区域116(见图1)。低压区域116中的压力和高压区域118中的压力可以取决于用于复合层压件14的复合材料70(见图1)，并且可以取决于由一个或多个纤维畸变引发器90创建的高度86(见图2B、图2C)。
如图1所示，加压固化工艺140在有效压力141和有效温度142处进行，其中有效压力141和有效温度142是根据用于制造复合层压件14的复合材料70以及其他工艺注意事项和因素选择的。取决于选择的有效压力141和有效温度142，加压固化工艺140进行适当的时间段。如图1所示，加压固化工艺140还包括利用具有真空设备146的真空系统145对复合层压件14进行的真空压实144。真空系统145可包括例如：具有真空袋膜和一个或多个附加膜层、透气层和/或密封剂的真空装袋组件；具有一个或多个真空端口、真空管线、真空泵、控制阀和控件的真空泵组件；以及真空袋装复合层压件和其他复合结构的领域中已知的其他合适的真空系统零件和组件。
如本文所用，“固化”是指根据固化周期将复合层压件14加热至有效温度142，在复合层压件14上施加有效压力141，以及在有效压力141和有效温度142下将真空压实144与真空系统一起使用在测试系统10上，通过在层片66之间具有诸如空气74a之类的大块部分74的多个堆叠的层片64上抽真空来抽出诸如空气74a之类的大块部分74，从而压实层片66，在一个或多个位置92(见图1)中创建多余的材料150(见图1)，并创建面外纤维畸变12a(见图1)，从而在作为测试系统10的一部分的已固化的复合层压件14中获得受控且可重复的面外纤维畸变12b(见图1)。在固化工艺中，有效温度142下的热量使复合层压件14的层片66的复合材料70柔软而粘稠，并且在复合层压件14上施加的真空抽出空气74a，并压实复合层压件14和测试系统10。
当诸如碳纤维层片66a(见图1)的层片66(见图1)被铺放在铺放工具20(见图1)上时，诸如碳纤维层片66a的层片66被铺放成在诸如碳纤维层片66a的层片66之间具有诸如空气74a(见图1)或气穴之类的大块部分74(见图1)。当使用弯曲的铺放工具20a(见图1、图4)时，与和弯曲的铺放工具20a的铺放表面26(见图1、图2B)接触的第一层片66b(见图1、图2B、图2C)或者说底部层片的曲率半径23相比，这种大块现象针对在复合层压件14的项部处铺放最上面的层片66e(见图1、图2B、图2C)而言产生较大的曲率半径23(见图1)。当在两个垫板120(见图1)或两个以上的垫板120位于复合层压件14的层片66的顶部上的情况下诸如通过真空压实144(见图1)的真空被拉到复合层压件14上以进行压实时，从复合层压件14中抽出诸如空气74a(见图1)或气穴之类的大块部分74(见图1)，并且，由于最后一个层片66c的曲率半径23(见图1)大于第一层片66b的曲率半径，所以最后一个层片66c(见图2B)或者说顶部层片最终的层片长度67(见图1)比第一层片66b或者说底部层片的层片长度67长。这在层片66例如最顶部的层片66e中产生了多余的材料150(见图1)，该多余的材料与和弯曲的铺放工具20a的铺放表面26接触的第一层片66b向上间隔开。
另外，当在复合层压件14的层片66的顶部上具有两个垫板120(见图1、图3D)或两个以上垫板120的情况下在复合层压件14上拉动或执行抽真空或真空压实144以进行压实时，多个整流棒40，例如第一整流棒40a和第二整流棒40b，限制或约束复合层压件14(见图1、图3C)的外围端78(见图3C)向外扩张。因此，由于多个整流棒40以彼此对置的方式放置并且邻接复合层压件14的两个或更多个外围端78(见图3C)，所以复合层压件14的层片66经历受限制的向外扩张148(见图1)。在复合层压件14的整个厚度84(见图3C)中，最顶部层片66e(见图1)和其他层片66中的多余材料150(见图1)无处可走，从而形成纤维畸变12(见图1)，例如面外纤维畸变12a(见图1)，包括畸变的面外纤维110(见图1)，例如褶皱110a(见图1)，具有面外部分112(见图1)的部分，其被包含在复合层压件14内。
除了使用多个整流棒40，例如第一整流棒40a和第二整流棒40b之外，纤维畸变12(见图1)，例如面外纤维畸变12a，也可以通过在复合层压件14中在一个或多个位置92(见图1)处放置一个或多个纤维畸变引发器90(见图1)进一步控制，以利用加压固化工艺140创建低压区域116紧靠高压区域118的一个或多个压差区域114(见图1)。在真空压实144期间，由于诸如空气74a之类的大块部分74，多余的材料150倾向于聚集在一个或多个纤维畸变引发器90中的每一个的周围。
现在参照图2A至图2C，图2A是铺放装置11的前视截面图的图示，其仅示出了铺放在铺放工具20上的复合层压件14、整流棒40和垫板120，但是没有添加纤维畸变引发器90。图2B是本发明的测试系统10的一种形式的前视横截面图，其中纤维畸变引发器90位于铺放工具20和多个堆叠的层片64中的第一层片66之间。图2C是本发明的测试系统10的另一种形式的前视截面图的图示，其中纤维畸变引发器90位于多个堆叠的层片64中的两个层片66之间。
如图2A至图2C所示，将复合层压件14铺放在具有轮廓28(例如线性轮廓28b)的铺放工具20(例如平坦的铺放工具20b)的铺放表面26上。铺放工具20具有顶侧24a(见图2A至图2C)和底侧24b(见图2A至图2C)。
如图2A至图2C进一步所示，复合层压件14包括多个堆叠的层片64，例如多个堆叠的碳纤维层片64a。如图2A至图2C进一步所示，层片66，例如碳纤维层片66a，包括位于铺放表面26的上方的第一层片66b或者说底部层片、最后层片66c或顶部层片、位于第一层片66b和最后层片66c之间的中间层片以及最顶部的层片66e(见图2B、图2C)。复合层压件14还包括大块部分74(见图2A至图2C)，例如层74之间的空气74a(见图2A至图2C)或气穴。图2A至图2C还示出了复合层压件14的顶侧76a、底侧76b、第一外围端78a和第二外围端78b。图2A至图2C还示出了复合层压件14的厚度84或高度。
图2A至图2C示出了位于两个整流棒40之间的复合层压件14，所述整流棒40包括第一整流棒40a和第二整流棒40b。如图2A至图2C所示，每个整流棒40具有顶侧42a、底侧42b、内侧端48a、外侧端48b以及厚度58或高度。如图2A至图2C所示，复合层压件14的第一外围端78a抵靠第一整流棒40a的内侧端48a，并且复合层压件14的第二外围端78b抵靠第二整流棒40b的内侧端48a。
图2A至图2C示出了垫板120，该垫板120位于复合层压件14的顶侧76a上方并且位于第一整流棒40a和第二整流棒40b之间。如图2A至图2C所示，垫板120具有顶侧124a和底侧124b，底侧124b邻近复合层压件14的顶侧76a并且邻近复合层压件14的最后层片66c。垫板120还具有厚度136(见图2A至图2C)。
图2B示出了纤维畸变引发器90，其位于铺放工具20的铺放表面26上并且位于铺放工具20和复合层压件14的多个堆叠的层片64的第一层片66b之间。如图2B所示，纤维畸变引发器90位于复合层压件14下面的包括铺放表面位置92a的位置92。纤维畸变引发器90具有顶侧102a(见图2B)和底侧102b(见图2B)，以及当测试系统10经历加压固化工艺140(见图1)时，纤维畸变引发器90产生压差区域114(见图2B)。如图2B所示，纤维畸变引发器90增加了堆叠在纤维畸变引发器90上方的多个堆叠的层片64中的一个或多个层片66的部分88的部分88的高度86。如图2B进一步所示。当测试系统10经历加压固化工艺140(见图1)和真空压实144(见图1)时，过量的材料150聚集在纤维畸变引发器90的周围。
图2C示出了纤维畸变引发器90，其位于多个堆叠的层片64中的两个层片66例如中间层片66d之间。如图2C所示，纤维畸变引发器90位于包括复合层压件14的中间层片92b的位置92处。纤维畸变引发器90具有结构94(见图2C)、顶侧102a(见图2C)和底侧102b(见图2C)，并且当测试系统10经历加压固化工艺140(见图1)时，纤维畸变引发器90形成压差区域114(见图2C)。如图2C所示，纤维畸变引发器90增加了堆叠在纤维畸变引发器90上方的多个堆叠的层片64中的一个或多个层片66的部分88的高度86。如图2C进一步所示，当测试系统10经历加压固化工艺140(见图1)和真空压实144(见图1)时，过量的材料150聚集在纤维畸变引发器90的周围。
现在参照图3A至图3D，图3A至图3D示出了用于组装或制造测试系统10的示例性形式(见图1)的各种制造步骤162至168。图3A是本公开的测试系统10(见图1)的铺放工具20和两个整流棒40的俯视图。如图3A所示，在组装或制造测试系统10的第一制造步骤162(见图1)中，包括第一整流棒40a和第二整流棒40b的两个整流棒40附接至铺放工具20的顶侧24a(见图3B)。如图3A所示，第一整流棒40a与第二整流棒40b被定位成对置，并且第一整流棒40a和第二整流棒40b以间隔排列60并且以平行对齐62的方式定位在铺放工具20上。
如图3A进一步所示，整流棒40具有通孔50。每个通孔50(见图3A)被配置或设计成容纳附接元件52，例如紧固件52a，例如螺栓，从而整流棒40可以牢固地附接到铺放工具20。尽管图3A示出了每个整流棒40具有两个通孔50，但是整流棒40可以具有两个以上的通孔。优选地，整流棒40可移除地附接到铺放工具20。
如图3A进一步所示，每个整流棒40具有顶侧42a、第一端44a、第二端44b、形成在第一端44a和第二端44b之间的主体46、内侧端48a和外侧端48b。如图3A进一步所示，每个整流棒40具有长度54和宽度56。如图3A进一步所示，铺放工具20包括铺放工具端30，其包括第一铺放工具端30a、第二铺放工具端30b、第三铺放工具端30c和第四铺放工具端30d。图3A还示出了铺放工具20的长度36和宽度38。
现在参照图3B，图3B是铺放工具20和两个整流棒40(例如图3A的第一整流棒40a和第二整流棒40b)以及定位在铺放工具20上的两个纤维畸变引发器90的顶视图的图示。如图3B所示，在组装或制造测试系统10(见图1)的第二制造步骤164中，两个纤维畸变引发器90，包括第一纤维畸变引发器90a和第二纤维畸变引发器90b，被耦合或铺放在铺放工具20的顶侧24a上的铺放表面26上。如图3B所示，第一纤维畸变引发器90a与第二纤维畸变引发器90b以平行对齐的方式定位成彼此对置。第一纤维畸变引发器90a和第二纤维畸变引发器90b均位于包括第一整流棒40a和第二整流棒40b的整流棒40之间。如图3B所示，第一整流棒40a和第二整流棒40b通过一个或多个诸如螺栓之类的紧固件52a形式的附接元件52附接至铺放工具20，所述紧固件52a插入到形成于第一整流棒40a和第二整流棒40b中的通孔50中。如图3B进一步所示，第一纤维畸变引发器90a和第二纤维畸变引发器90b都被定位或放置在包括铺放表面位置92a的位置92处。
如图3B进一步所示，第一纤维畸变引发器90a和第二纤维畸变引发器90b均具有第一端98a、第二端98b、在第一端98a和第二端98b之间形成的主体100、顶侧102a和与铺放工具20的铺放表面26接触的底侧102b(见图2B、图2C)。如图3B进一步所示，第一纤维畸变引发器90a和第二纤维畸变引发器90b均具有长度104和宽度106。包括第一纤维畸变引发器90a和第二纤维畸变引发器90b的纤维畸变引发器90也分别具有厚度108(见图1)。图3B还示出了第一铺放工具端30a、第二铺放工具端30b、第三铺放工具端30c和第四铺放工具端30d。
现在参照图3C，图3C是铺放工具20、两个整流棒40(例如第一整流棒40a和第二整流棒40b)以及图3B的两个纤维畸变引发器90(例如第一纤维畸变引发器90a和第二纤维畸变引发器90b)的俯视图的图示，其中复合层压件14位于两个整流棒40之间并被铺放在两个纤维畸变引发器90的上方。
如图3C所示，在组装或制造测试系统10(见图1)的第三制造步骤166中，将复合层压件14铺放在铺放工具20的顶侧24a的铺放表面26上，位于两个纤维畸变引发器90(包括第一纤维畸变引发器90a和第二纤维畸变引发器90b)的上方。如图3C所示，复合层压件14分别位于第一整流棒40a和第二整流棒40b之间并与其相邻。
如图3C所示，复合层压件14具有顶侧76a、底侧76b(见图2A至图2C)和外围端78(包括第一外围端78a、第二外围端78b、第三外围端78c和第四外围端78d)。如图3C进一步所示，复合层压件14的长度为80，宽度为82。如图3C所示，复合层压件14的第一外围端78a与第一整流棒40a的内侧端48a(见图3A)邻接并相邻，并且复合层压件14的第二外围端78b与第二整流棒40b的内侧端48a(见图3A)邻接并相邻。如图3C所示，第一整流棒40a和第二整流棒40b通过一个或多个诸如螺栓之类的紧固件52a形式的附接元件52附接至铺放工具20，所述紧固件52a插入到形成于整流棒40中的通孔50中。如图3C进一步所示，第一纤维畸变引发器90a和第二纤维畸变引发器90b位于复合层压件14的下方。图3C还示出了第一铺放工具端30a、第二铺放工具端30b、第三铺放工具端30c和第四铺放工具端30d。
现在参照图3D，图3D是铺放工具20、两个整流棒40(例如第一整流棒40a和第二整流棒40b)、两个纤维畸变引发器90(例如第一纤维畸变引发器90a和第二纤维畸变引发器90b)以及图3C的复合层压件14和两个垫板120(呈第一垫板120a和第二垫板120b的形式)的俯视图，其中在第一垫板120a和第二垫板120b之间具有间隙122，并且两个垫板120位于两个整流棒40之间，并且基本上被铺放在复合层压件14的顶侧76a(见图3C)上。
如图3D所示，在组装或制造测试系统10(见图1)的第四制造步骤168中，将第一垫板120a和第二垫板120b放置或定位在图3C的复合层压件14上，并且相对于彼此间隔开或具有间隙，在加压固化工艺140之前(见图1)，在第一垫板120a和第二垫板120b之间存在间隙122。如图3D所示，第一垫板120a和第二垫板120b位于第一整流棒40a和第二整流棒40b之间并与其相邻。
如图3D进一步所示，每个垫板120包括顶侧124a、底侧124b(见图2A至图2C)、第一端126a、第二端126b、形成在第一端126a与第二端126b之间的主体128、内侧端130a、外侧端130b、长度132和宽度134。如图3D所示，第一垫板120a的外侧端130b邻接并邻近于第一整流棒40a的内侧端48a(见图3A)，并且第二垫板120b的外侧端130b邻接并邻近第二整流棒40b的内侧端48a(见图3A)。如图3D进一步所示，可以在复合层压件14与第一垫板120a和第二垫板120b之间任选地添加表面剂层138。通过第一垫板120a和第二垫板120b之间的间隙122示出了表面剂层138(见图3D)。
如图3D所示，第一整流棒40a和第二整流棒40b通过一个或多个诸如螺栓之类的紧固件52a形式的附接元件52附接至铺放工具20，所述紧固件52a插入到形成于整流棒40中的通孔50中。如图3D进一步所示，第一纤维畸变引发器90a和第二纤维畸变引发器90b也位于第一垫板120a和第二垫板120b下方。图3C还示出了第一铺放工具端30a、第二铺放工具端30b、第三铺放工具端30c和第四铺放工具端30d。图3D进一步示出了在复合层压件14经历加压固化工艺140之前，包括未固化部分170的复合层压件14(见图1)。
现在参照图4，图4是测试系统10的示例性形式的前视立体图的说明，例如本公开的子比例测试系统10a的形式，其中，铺放工具20包括弯曲的铺放工具20a。如图4所示，诸如弯曲的铺放工具20a形式的铺放工具20包括铺放部分32，该铺放部分32联接至基础结构部分34，以形成例如测试台。如图4进一步所示，诸如弯曲的铺放工具20a形式的铺放工具20包括顶侧24a、底侧24b和在顶侧24a上的铺放表面26。如图4进一步所示，铺放工具20的铺放表面26具有弯曲的构造22和包括凸轮廓28a的轮廓28。图4还示出了与第二铺放工具端30b对置的第一铺放工具端30a以及与第四铺放工具端30d对置的第三铺放工具端30c。
如图4进一步所示，测试系统10，例如以子比例测试系统10a的形式，包括两个整流棒40，包括第一整流棒40a和第二整流棒40b，这两个整流棒均经由诸如紧固件52a的附接元件52附接到铺放工具20的顶侧，紧固件52a插入到形成在两个整流棒40中的通孔50中。如图4所示，第一整流棒40a与第二整流棒40b对置，并且第一整流棒40a和第二整流棒40b优选以间隔排列60(见图1)并且以平行对齐62(见图1)的方式定位在铺放工具20上。优选地，整流棒40可拆卸地附接到铺放工具20。
如图4进一步所示，测试系统10，例如呈子比例测试系统10a的形式，包括铺放在一个或多个纤维畸变引发器90(未示出，但是见图1、图3B)上的复合层压件14。一个或多个纤维畸变引发器90被定位在多个堆叠的层片64(见图1、图2B、图2C)中的一个或多个层片66(见图1、图2B、图2C)的下方并且邻近所述一个或多个层片66的一个或多个位置92(见图1、图2B、图2C)处，并且一个或多个纤维畸变引发器90中的每一个都包括具有体积96(见图1)的结构94(见图1)，以增大堆叠在一个或多个纤维畸变引发器90中的每一个上的多个堆叠的层片64中的一个或多个层片66的部分88(见图2B、图2C)的高度86(见图2B、图2C)。
如图4进一步所示，呈第一垫板120a和第二垫板120b的形式并且在第一垫板120a和第二垫板120b之间具有间隙122的两个垫板120被定位在两个整流棒40之间并被铺放在复合层压件14的上方。图4示出了复合层压件14的第三外围端78c。图4进一步示出了第一垫板120a和第二垫板120b中的每一个的第一端126a、第二端126b、内侧端130a和外侧端130b。如图4所示，第一垫板120a和第二垫板120b位于第一整流棒40a和第二整流棒40b之间并与第一整流棒40a和第二整流棒40b相邻，并且第一垫板120a和第二垫板120b被定位成彼此靠近并相对于彼此具有间隙，即，在第一垫板120a和第二垫板120b之间存在间隙122。
如图4所示，第一垫板120a的外侧端130b与第一整流棒40a的内侧端48a(见图3A)邻接并相邻，并且第二垫板120b的外侧端130b与第二整流棒40b的内侧端48a邻接并相邻(见图3A)。如图4进一步所示，在复合层压件14经历加压固化工艺140之前，复合层压件14包括未固化部分170(见图1)。
现在参照图5A，图5A是在测试系统10(见图1、图2B、图2C、图4)已经经历加压固化工艺140(见图1)之后固化的复合零件172(例如，固化的面板172a)的俯视图。如图5A所示，固化的复合零件172，例如固化的面板172a，包括畸变的面外纤维110，例如褶皱110a。如图5A进一步所示，可以用本公开的测试系统10(见图1)在一个或多个受控的位置156中创建或形成畸变的面外纤维110，例如褶皱110a。如果需要，可将固化的复合零件172(例如固化的面板172a)划分为测试试样，以进行进一步测试。
现在参照图5B，图5B是图5A的圆5B的畸变的面外纤维110(例如褶皱110a)的横截面扫描174的图示。横截面扫描174是使用破坏性分析创建的，方法是拍摄通过物理方法从复合层压件14中切出的横截面边缘的图片，该复合层压件14已通过加压固化工艺140进行了固化。在截面扫描174中，畸变的面外纤维110(例如褶皱110a)具有面外部分112。图5B进一步示出了使用本公开的测试系统10(见图1)创建的产生受控且可重复的面外纤维畸变12b的面外纤维畸变12a。
现在参照图6，图6是用于使用本公开的测试系统10(见图1)的形式在复合层压件14(见图1)中创建受控且可重复的面外纤维畸变12b(见图1)的方法180的示例性形式的流程图的图示。
如图6所示，方法180包括组装182测试系统10(见图1)的步骤。如以上详细讨论的，测试系统10包括具有铺放表面26(见图1、图3B)的铺放工具20(见图1、图3A)。在一种形式中，铺放工具20可包括弯曲的铺放工具20a(见图1、图4)，其具有弯曲的构造22(见图1、图4)并且具有曲率半径23(见图1)。在另一种形式中，铺放工具20(见图1、图2B)可包括平坦的铺放工具20b(见图1、图2B)。组装182(见图6)测试系统10(见图1)的步骤可以进一步包括：将测试系统10与包括弯曲的铺放工具20a(见图1)的铺放工具20(见图1、图4)组装182在一起，并且铺放表面26(见图1、图4)具有凸轮廓28a(见图1、图4)。
如以上详细讨论的，测试系统10进一步包括多个整流棒40，例如两个整流棒40(见图1、图2B，图3A)，这些整流棒附接到铺放表面26并且以间隔排列60(见图1、图3A)并且优选地以平行对齐62(见图1、图3A)的方式彼此间隔开且对置。两个整流棒40，例如第一整流棒40a(见图1、图3A)和第二整流棒40b(见图1、图3A)，优选地通过一个或多个附接元件52(见图3A、图4)例如一个或多个紧固件52a(见图3A、图4)例如螺栓可拆卸地附接到铺放表面26。然而，可以使用其他合适的附接元件52将多个整流棒40固定到铺放工具20。
如以上详细讨论的，测试系统10还包括复合层压件14(见图1、图2B、图3C)，其包括多个堆叠的层片64(见图1、图2B)，例如多个堆叠的碳纤维层片64a(见图1)。将复合层压件14铺放在铺放工具20的铺放表面26(见图1、图2B、图3C)上，并定位在两个整流棒40例如第一整流棒40a和第二整流棒40b之间。
如以上详细讨论的，测试系统10进一步包括一个或多个纤维畸变引发器90(见图1、图2B、图3C)，这些纤维畸变引发器定位在多个堆叠的层片64(见图2B、图2C)中的一个或多个层片66(见图2B、图2C)的下方并且邻近所述一个或多个层片66的一个或多个位置92(见图1、图2B、图3B)处。一个或多个纤维畸变引发器90(见图1)中的每一个都包括具有体积96(见图1)的结构94(见图1)，以增大堆叠在一个或多个纤维畸变引发器90(见图1、图2B、图2C)中的每一个的上方的多个堆叠的层片64中的一个或多个层片66的一部分88(见图2B、图2C)的高度86(见图2B、图2C)。
组装182测试系统10(见图1)的步骤可以进一步包括：组装182测试系统10，其中一个或多个纤维畸变引发器90(见图2B)中的至少一个纤维畸变引发器被定位成邻近铺放工具20(见图2B)的铺放表面26(见图2B)以及铺放在铺放表面26和所述至少一个纤维畸变引发器90的上方的第一层片66a(见图2B)并且位于所述铺放表面26与所述至少一个纤维畸变引发器90之间。组装182测试系统10的步骤还可以包括：将测试系统10与一个或多个纤维畸变引发器90(见图2C)中的至少一个纤维畸变引发器组装在一起，所述至少一个纤维畸变引发器被定位成邻近多个堆叠的层片64(见图2C)中的两个层片66(见图2C)并且位于所述两个层片66之间。
如以上详细讨论的，测试系统10进一步包括两个垫板120(见图1、图2B、图3D)或垫片，这些垫板或垫片定位在复合层压件14(见图1、图2B)的上方并且位于两个整流棒40(见图1、图2B、图3D)例如第一整流棒40a和第二整流棒40b之间。两个垫板120(见图3D、图4)可以包括第一垫板120a(见图3D、图4)和第二垫板120b(见图3D、图4)，所述第一垫板120a和第二垫板120b被定位成紧靠彼此，并且在第一垫板120a和第二垫板120b中的每一个的内侧端130a(见图3D、图4)之间存在间隙(见图3D、图4)。测试系统10可以包括多于两个的垫板120，例如四个、六个、八个或其他合适数量的垫板120，并且在相应的垫板120之间具有一个或多个间隙122。
组装182测试系统10的步骤可以进一步包括：组装182包括子比例测试系统10a(见图1、图4)的测试系统10，该子比例测试系统10a用于以子比例水平16(见图1)创建受控且可重复的面外纤维畸变12b(见图1、图5B)，该受控且可重复的面外纤维畸变代表全比例尺寸部件18(见图1)的纤维畸变12(见图1)，例如面外纤维畸变12a(见图1)。
如图6所示，方法180还包括以下步骤：利用加压固化工艺140(见图1)和真空压实144(见图1)固化184测试系统10，以利用两个整流棒40(见图1、图2B、图4)限制多个堆叠的层片64(见图1、图2B)向外扩张，并利用一个或多个纤维畸变引发器90(见图1、图2B)在一个或多个位置92(见图1、图2B、图2C)处创建压差区域114(见图1、图2B、图2C)。加压固化工艺140(见图1)包括复合层压件14在有效压力141(见图1)和有效温度142(见图1)下进行固化。有效压力141和有效温度142是基于用于制造复合层压件14的复合材料70(见图1)以及其他工艺考虑因素和因素来选择的。取决于所选择的有效压力141和有效温度142，加压固化工艺140进行适当的时间段。
加压固化工艺140(见图1)进一步包括：使用具有真空设备146(见图1)的真空系统145(见图1)对复合层压件14进行真空压实144(见图1)。当在两个垫板120(见图1和图3D)位于复合层压件14的层片66(见图1、图2B)的顶部上的情况下在复合层压件14上拉动或执行真空压实144以进行压实并且从复合层压件14中抽出位于层片66之间的诸如空气74a(见图1)或气穴之类的大块部分74(见图1)时，创建出多余的材料150(见图1)，并且尤其是在最上部的层片66e或最上面的层片中创建出多余的材料。
如图6所示，方法180还包括步骤：在堆叠在一个或多个纤维畸变引发器90(见图1、图2B、图2C)上的多个堆叠的层片64(见图1、图2B)中的一个或多个层片66(见图1、图2B)中在一个或多个受控的位置处形成186畸变的面外纤维110(见图1、图5A)，例如褶皱110a(见图1、图5A)。这在复合层压件14(见图1、图2B)中创建出受控且可重复的面外纤维畸变12b(见图1、图5B)。
如图6所示，方法180还可以可选地包括：在形成186畸变的面外纤维110的步骤之后，为了测试目的158(见图1)和工艺改进160(见图1)中的一项或多项，使用188测试系统10(见图1、图2B、图4)和受控且可重复的面外纤维畸变12b(见图1)，以消除或最小化复合结构218(见图7)例如复合层压件14(见图1)中的平面纤维畸变12a(见图1、图5B)。
现在参照图7，图7是飞行器200(例如飞机200a)的立体图的示意图，该飞行器并入了复合结构218(例如机身筒体部分220)，该复合结构218可以以子比例水平16利用本公开的测试系统10(见图1)的形式进行测试。如图7所示，诸如飞机200a的飞行器200包括机身202、机头204、驾驶舱206、一对机翼208和发动机210以及包括水平稳定器214和垂直稳定器216的尾翼212。
现在参照图8和图9，图8是飞行器制造和维护方法300的流程图的图示，并且图9是飞行器316的框图的图示。参照图8和图9，可以在如图8所示的飞行器制造和维护方法300以及如图9所示的飞行器316的背景下描述本公开。
在预生产期间，示例性飞行器制造和维护方法300可以包括飞行器316的规格和设计302以及材料采购304。在制造期间，进行飞行器316的组件和子组件制造306以及系统集成308。此后，飞行器316可以通过认证和交付310，以便投入服役312。在为客户进行服役312的同时，可以安排飞行器316进行例行维护和保养314(也可以包括修改、重新配置、翻新和其他合适的服务)。
飞机制造和维护方法300的每个过程可以由系统集成商、第三方和/或操作员(例如，客户)执行或实施。为了描述的目的，系统集成商可以包括但不限于任何数量的飞机制造商和主要系统分包商。第三方可以包括但不限于任何数量的供应商、分包商和供应商。运营商可以包括航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织以及其他合适的运营商。
如图9所示，由示例性飞行器制造和维修方法300生产的飞行器316可以包括具有多个系统320和内饰322的机身318。多个系统320的示例可以包括一个或多个推进系统324、电气系统326、液压系统328和环境系统330。可以包括任何数量的其他系统。尽管示出了航空示例，但是本公开的原理可以应用于其他工业，例如汽车工业。
可以在飞行器制造和维修方法300的任何一个或多个阶段中采用本文中体现的方法和系统。例如，在飞机316服役312的同时，可以以类似于部件或子组件的方式来制造或生产与部件和子组件的组装306相对应的部件或子组件。而且，例如，通过实质上加速组件的组装或子组件制造306和系统集成，可以利用一个或多个设备实施方式、方法实施方式或其组合来降低飞行器316的成本。类似地，例如，但不限于，维护和保养314可以在飞行器316处于服役312的同时利用装置实施方式、方法实施方式或其组合中的一个或多个。
测试系统10(见图1、图2B、图2C、图4)和方法180(见图6)的公开的实施方式提供，以子比例水平16(见图1)有意创建受控且可重复的面外纤维畸变12b(见图1)其是例如飞行器202(见图7)的机身筒体部分220(见图7)的全比例尺寸部件18(见图1)或其他合适的全比例尺寸部件18或结构的代表性纤维畸变12c(见图1)。测试系统10(见图1)有助于并提供在复合结构218(见图7)例如复合层压件14(见图1)中故意创建畸变的面外纤维110(见图1)或褶皱110a(见图1)，这提供了提高的可重复性154(见图1)和复合层压件中14中畸变的面外纤维110或褶皱110a的受控的位置156(见图1)。因此，测试系统10(例如，子比例测试系统10a)会以子比例水平16生成畸变的面外纤维110或褶皱110a，并具有提高的重复性154，以便可以更容易地且准确地解决在全比例尺寸部件18上形成畸变的面外纤维110或褶皱110a的问题。测试系统10和方法180产生了具有提高的可重复性154的面外纤维畸变12a(见图1)，与在全比例尺寸部件18中测试或创建纤维畸变12相比，测试系统10和方法180成本更低，劳动强度更低，时间强度更低，具有缩短的周转时间。此外，测试系统10和受控且可重复的面外纤维畸变12b可用于测试目的158(见图1)和/或工艺改进160(见图1)，例如，寻找消除或最小化纤维畸变12(见图1)例如面外纤维畸变12a(见图1)的解决方案。在复合结构218(见图7)(例如复合层压件14)中了解在测试期间可能更改的变量的好处。
另外，测试系统10(见图1、图2B、图2C、图4)和方法180(见图6)的公开实施方式提供了在层片66之间具有诸如空气74a(74a)的大块部分74(见图1)的复合层压件14(见图1)，当用真空压实144(见图1)压实时，会导致纤维畸变12(见图1)。纤维畸变12的位置可以用一个或多个纤维畸变引发器90或褶皱引发器进一步控制。由于整流棒40或限流器的约束，在加压固化工艺140(见图1)期间，多余的材料150(见图1)例如纤维72a的额外长度(见图1)没有被释放。测试系统10(见图1、图2B、图2C、图4)包括多个整流棒40，例如约束或限制的第一整流棒40a(见图1)和第二整流棒40b(见图1)。复合层压件14(见图1)的层片66(见图1)在固化期间(例如在加压固化工艺140(见图1)期间)向外扩张或拉伸，并且消除了导致无纤维畸变。此外，在加压固化工艺140期间，当用两个垫板120(见图1)压实复合层压件14时，两个垫板之间的间隙以及复合层压件14顶部上的垫板120之间具有间隙(见图1)。在纤维畸变引发器90(见图1)的位置92(见图1)处产生压差区域114(见图1)，从而导致面外纤维110变形例如褶皱110a(见图1)。
此外，本公开包括根据以下条款的实施方式：
条款1.一种用于在复合层压件(14)中创建受控且可重复的面外纤维畸变(12b)的测试系统(10)，该测试系统(10)包括：
具有铺放表面(26)的铺放工具(20)；
两个整流棒(40)，所述两个整流棒附接到所述铺放表面(26)并且以彼此对置的方式间隔开；
所述复合层压件(14)包括多个堆叠的层片(64)，所述复合层压件(14)铺放在所述铺放工具(20)的所述铺放表面(26)上并被定位在所述两个整流棒(40)之间；
一个或多个纤维畸变引发器(90)，所述一个或多个纤维畸变引发器被定位在位于所述多个堆叠的层片(64)中的一个或多个层片(66)的下方并且邻近所述一个或多个层片(66)的一个或多个位置(92)处，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的每一个都包括具有体积(96)的结构(94)，以增加堆叠在所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的每一个的上方的所述多个堆叠的层片(64)中的所述一个或多个层片(66)的一部分(88)的高度(86)；以及
定位在所述复合层压件(14)的上方并被定位在所述两个整流棒(40)之间的两个垫板(120)，所述两个垫板(120)在这两个垫板(120)之间具有间隙(122)，
其中，当所述测试系统(10)因真空压实(144)而经历加压固化工艺(140)时，在所述复合层压件(14)中的一个或多个受控的位置(156)处，所述多个堆叠的层片(64)因所述两个整流棒(40)而受限制的向外扩张(148)以及由位于所述一个或多个位置(92)处的所述一个或多个纤维畸变引发器(90)形成的压差区域(114)在所述复合层压件(14)中创建所述多个堆叠的层片(64)中的所述一个或多个层片(66)的所述受控且可重复的面外纤维畸变(12b)。
条款2.根据条款1所述的测试系统(10)，其中，所述铺放工具(20)包括弯曲的铺放工具(20a)，并且所述铺放表面(26)具有凸轮廓(28a)。
条款3.根据条款1或2所述的测试系统(10)，其中，所述两个整流棒(40)包括第一整流棒(40a)和第二整流棒(40b)，并且所述复合层压件(14)具有邻接所述第一整流棒(40a)的第一外围端(78a)，并且具有邻接所述第二整流棒(40b)的第二外围端(78b)。
条款4.根据条款1或2所述的测试系统(10)，其中，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的至少一个纤维畸变引发器被定位成邻近所述铺放工具(20)的所述铺放表面(26)以及铺放在所述铺放表面(26)和所述至少一个纤维畸变引发器(90)的上方的第一层片(66a)并位于所述铺放表面(26)与所述第一层片(66a)之间。
条款5.根据条款1或2所述的测试系统(10)，其中，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的至少一个纤维畸变引发器被定位成邻近所述多个堆叠的层片(64)的两个层片(66)并位于所述两个层片(66)之间。
条款6.根据条款1或2所述的测试系统(10)，其中，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)包括复合材料过量填充元件(91a)、外模线即OML条(91b)、内模线即IML条(91c)和膜层(91d)中的一者。
条款7.根据条款1或2所述的测试系统(10)，其中，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的每一个的长度(104)基本上等于所述复合层压件(14)的长度(80)。
条款8.根据条款1或2所述的测试系统(10)，其中，所述两个垫板(120)包括被定位成紧靠第二垫板(120b)的第一垫板(120a)，并且在所述测试系统(10)经历所述加压固化工艺(140)之前，所述第一垫板(120a)和所述第二垫板(120b)之间存在所述间隙(122)。
条款9.根据条款1或2所述的测试系统(10)，其中，所述测试系统(10)是用于以子比例水平(16)创建所述受控且可重复的面外纤维畸变(12b)的子比例测试系统(10a)，所述受控且可重复的面外纤维畸变(12b)代表全比例尺寸部件(18)的面外纤维畸变(12a)。
条款10.根据条款9所述的测试系统(10)，其中，所述子比例测试系统(10a)的所述铺放工具(20)是曲率半径(23)基本上等于所述全比例尺寸部件(18)的曲率半径(23a)的一部分的弯曲的铺放工具(20a)。
条款11.一种用于在复合层压件(14)中创建用于测试目的(158)和工艺改进(160)的受控且可重复的面外纤维畸变(12b)的测试系统(10)，该测试系统(10)包括：
具有铺放表面(26)的弯曲的铺放工具(20a)；
都附接到所述铺放表面(26)的第一整流棒(40a)和第二整流棒(40b)，所述第一整流棒(40a)与所述第二整流棒(40b)以平行对齐(62)且对置的方式间隔开；
所述复合层压件(14)包括多个堆叠的碳纤维层片(64a)，所述复合层压件(14)铺放在所述弯曲的铺放工具(20a)的所述铺放表面(26)上，并且所述复合层压件(14)具有邻接所述第一整流棒(40a)的第一外围端(78a)，并且具有邻接所述第二整流棒(40b)的第二外围端(78b)；
一个或多个纤维畸变引发器(90)，所述一个或多个纤维畸变引发器被定位在位于所述多个堆叠的碳纤维层片(64a)中的一个或多个碳纤维层片(66a)的下方并且邻近所述一个或多个碳纤维层片(66)的一个或多个位置(92)处，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的每一个都包括具有体积(96)的结构(94)，以增加堆叠在所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的每一个的上方的所述多个堆叠的碳纤维层片(64a)中的所述一个或多个碳纤维层片(66a)的一部分(88)的高度(86)；以及
紧靠第二垫板(120b)定位的第一垫板(120a)，在所述第一垫板(120a)和所述第二垫板(120b)之间具有间隙(122)，所述第一垫板(120a)和所述第二垫板(120b)被定位在所述复合层压件(14)的上方并且定位在所述第一整流棒(40a)和所述第二整流棒(40b)之间，所述第一垫板(120a)和所述第二垫板(120b)均具有分别邻接所述第一整流棒(40a)和所述第二整流棒(40b)的外侧端(130b)，
其中，当所述测试系统(10)因真空压实(144)而经历加压固化工艺(140)时，所述第一整流棒(40a)和所述第二整流棒(40b)限制所述多个堆叠的碳纤维层片(64a)向外扩张，并且所述一个或多个纤维畸变引发器(90)在所述一个或多个位置(92)处创建一压差区域(114)，以在堆叠在所述一个或多个纤维畸变引发器(90)的上方的所述多个堆叠的碳纤维层片(64a)中的所述一个或多个碳纤维层片(66a)中在一个或多个受控的位置(156)处形成畸变的面外纤维(110)，并进而在所述复合层压件(14)中创建用于测试目的(158)和工艺改进(160)的所述受控且可重复的面外纤维畸变(12b)。
条款12.根据条款11所述的测试系统(10)，该测试系统还包括第三整流棒(40c)和第四整流棒(40d)，所述复合层压件(14)具有邻接所述第三整流棒(40c)的第三外围端(78c)并且具有邻接所述第四整流棒(40d)的第四外围端(78d)。
条款13.根据条款11或12所述的测试系统(10)，其中，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的至少一个纤维畸变引发器被定位成邻近所述弯曲的铺放工具(20a)的所述铺放表面(26)以及铺放在所述铺放表面(26)和所述至少一个纤维畸变引发器(90)的上方的第一层片(66a)并位于所述铺放表面(26)与所述第一层片(66a)之间。
条款14.根据条款11或12所述的测试系统(10)，其中，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的至少一个纤维畸变引发器被定位成邻近所述多个堆叠的碳纤维层片(64a)中的两个碳纤维层片(66)并位于所述两个碳纤维层片(66)之间。
条款15.一种用于在复合层压件(14)中创建受控且可重复的面外纤维畸变(12b)的方法(180)，该方法(180)包括以下步骤：
组装(182)测试系统(10)，该测试系统包括：
具有铺放表面(26)的铺放工具(20)；
两个整流棒(40)，所述两个整流棒附接到所述铺放表面(26)并且以彼此对置的方式间隔开；
所述复合层压件(14)包括多个堆叠的层片(64)，所述复合层压件(14)铺放在所述铺放工具(20)的所述铺放表面(26)上并被定位在所述两个整流棒(40)之间；
一个或多个纤维畸变引发器(90)，所述一个或多个纤维畸变引发器被定位在位于所述多个堆叠的层片(64)中的一个或多个层片(66)的下方并且邻近所述一个或多个层片(66)的一个或多个位置(92)处，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的每一个都包括具有体积(96)的结构(94)，以增加堆叠在所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的每一个的上方的所述多个堆叠的层片(64)中的所述一个或多个层片(66)的一部分(88)的高度(86)；以及
定位在所述复合层压件(14)的上方并被定位在所述两个整流棒(40)之间的两个垫板(120)，所述两个垫板(120)在这两个垫板(120)之间具有间隙(122)；
利用加压固化工艺(140)和真空压实(144)固化(184)所述测试系统(10)，以利用所述两个整流棒(40)限制所述多个堆叠的层片(64)向外扩张，并且利用所述一个或多个纤维畸变引发器(90)在所述一个或多个位置(92)处创建压差区域(114)；以及
在堆叠在所述一个或多个纤维畸变引发器(90)的上方的所述多个堆叠的层片(64)中的所述一个或多个层片(66)中在一个或多个受控的位置(156)处形成(186)畸变的面外纤维(110)，以在所述复合层压件(14)中创建所述受控且可重复的面外纤维畸变(12b)。
条款16.根据条款15所述的方法(180)，该方法进一步包括：为了测试目的(158)和工艺改进(160)中的一者或多者，使用(188)所述测试系统(10)和所述受控且可重复的面外纤维畸变(12b)，以消除或最小化复合结构(218)中的面外纤维畸变(12a)。
条款17.根据条款15或16所述的方法(180)，其中，组装(182)所述测试系统(10)包括：将所述测试系统(10)与包括弯曲的铺放工具(20a)的所述铺放工具(20)组装在一起，并且所述铺放表面(26)具有凸轮廓(28a)。
条款18.根据条款15或16所述的方法(180)，其中，组装(182)所述测试系统(10)包括：将所述测试系统(10)与所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的至少一个纤维畸变引发器组装在一起，所述至少一个纤维畸变引发器被定位成邻近所述铺放工具(20)的所述铺放表面(26)以及铺放在所述铺放表面(26)和所述至少一个纤维畸变引发器(90)的上方的第一层片(66a)并位于所述铺放表面(26)与所述第一层片(66a)之间。
条款19.根据条款15或16所述的方法(180)，其中，组装(182)所述测试系统(10)包括：将所述测试系统(10)与所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的至少一个纤维畸变引发器组装在一起，所述至少一个纤维畸变引发器被定位成邻近所多个堆叠的层片(64)的两个层片(66)并位于所述两个层片(66)之间。
条款20.根据条款15或16所述的方法(180)，其中，组装(182)所述测试系统(10)包括：组装包括子比例测试系统(10a)的所述测试系统(10)，所述子比例测试系统用于以子比例水平(16)创建代表全比例尺寸部件(18)的面外纤维畸变(12a)的所述受控且可重复的面外纤维畸变(12b)。
受益于前述说明书和相关附图中呈现的教导，本公开所属领域的技术人员将想到本公开的许多修改和其他实施方式。本文描述的实施方式旨在是说明性的，而并非旨在限制或穷举。尽管本文采用了特定术语，但是它们仅在一般性和描述性意义上使用，而不是出于限制的目的。

Claims (20)

1.一种用于在复合层压件(14)中创建受控且可重复的面外纤维畸变(12b)的测试系统(10)，该测试系统(10)包括：
具有铺放表面(26)的铺放工具(20)；
两个整流棒(40)，所述两个整流棒附接到所述铺放表面(26)并且以彼此对置的方式间隔开；
所述复合层压件(14)包括多个堆叠的层片(64)，所述复合层压件(14)铺放在所述铺放工具(20)的所述铺放表面(26)上并被定位在所述两个整流棒(40)之间；
一个或多个纤维畸变引发器(90)，所述一个或多个纤维畸变引发器被定位在位于所述多个堆叠的层片(64)中的一个或多个层片(66)的下方并且邻近所述一个或多个层片(66)的一个或多个位置(92)处，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的每一个都包括具有体积(96)的结构(94)，以增加堆叠在所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的每一个的上方的所述多个堆叠的层片(64)中的所述一个或多个层片(66)的一部分(88)的高度(86)；以及
定位在所述复合层压件(14)的上方并被定位在所述两个整流棒(40)之间的两个垫板(120)，所述两个垫板(120)在这两个垫板(120)之间具有间隙(122)，
其中，当所述测试系统(10)因真空压实(144)而经历加压固化工艺(140)时，在所述复合层压件(14)中的一个或多个受控的位置(156)处，所述多个堆叠的层片(64)因所述两个整流棒(40)而受限制的向外扩张(148)以及由位于所述一个或多个位置(92)处的所述一个或多个纤维畸变引发器(90)形成的压差区域(114)在所述复合层压件(14)中创建所述多个堆叠的层片(64)中的所述一个或多个层片(66)的所述受控且可重复的面外纤维畸变(12b)。
2.根据权利要求1所述的测试系统(10)，其中，所述铺放工具(20)包括弯曲的铺放工具(20a)，并且所述铺放表面(26)具有凸轮廓(28a)。
3.根据权利要求1或2所述的测试系统(10)，其中，所述两个整流棒(40)包括第一整流棒(40a)和第二整流棒(40b)，并且所述复合层压件(14)具有邻接所述第一整流棒(40a)的第一外围端(78a)，并且具有邻接所述第二整流棒(40b)的第二外围端(78b)。
4.根据权利要求1或2所述的测试系统(10)，其中，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的至少一个纤维畸变引发器被定位成邻近所述铺放工具(20)的所述铺放表面(26)以及铺放在所述铺放表面(26)和所述至少一个纤维畸变引发器(90)的上方的第一层片(66a)并位于所述铺放表面(26)与所述第一层片(66a)之间。
5.根据权利要求1或2所述的测试系统(10)，其中，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的至少一个纤维畸变引发器被定位成邻近所述多个堆叠的层片(64)的两个层片(66)并位于所述两个层片(66)之间。
6.根据权利要求1或2所述的测试系统(10)，其中，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)包括复合材料过量填充元件(91a)、外模线即OML条(91b)、内模线即IML条(91c)和膜层(91d)中的一者。
7.根据权利要求1或2所述的测试系统(10)，其中，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的每一个的长度(104)基本上等于所述复合层压件(14)的长度(80)。
8.根据权利要求1或2所述的测试系统(10)，其中，所述两个垫板(120)包括被定位成紧靠第二垫板(120b)的第一垫板(120a)，并且在所述测试系统(10)经历所述加压固化工艺(140)之前，所述第一垫板(120a)和所述第二垫板(120b)之间存在所述间隙(122)。
9.根据权利要求1或2所述的测试系统(10)，其中，所述测试系统(10)是用于以子比例水平(16)创建所述受控且可重复的面外纤维畸变(12b)的子比例测试系统(10a)，所述受控且可重复的面外纤维畸变(12b)代表全比例尺寸部件(18)的面外纤维畸变(12a)。
10.根据权利要求9所述的测试系统(10)，其中，所述子比例测试系统(10a)的所述铺放工具(20)是曲率半径(23)基本上等于所述全比例尺寸部件(18)的曲率半径(23a)的一部分的弯曲的铺放工具(20a)。
11.一种用于在复合层压件(14)中创建用于测试目的(158)和工艺改进(160)的受控且可重复的面外纤维畸变(12b)的测试系统(10)，该测试系统(10)包括：
具有铺放表面(26)的弯曲的铺放工具(20a)；
都附接到所述铺放表面(26)的第一整流棒(40a)和第二整流棒(40b)，所述第一整流棒(40a)与所述第二整流棒(40b)以平行对齐(62)且对置的方式间隔开；
所述复合层压件(14)包括多个堆叠的碳纤维层片(64a)，所述复合层压件(14)铺放在所述弯曲的铺放工具(20a)的所述铺放表面(26)上，并且所述复合层压件(14)具有邻接所述第一整流棒(40a)的第一外围端(78a)，并且具有邻接所述第二整流棒(40b)的第二外围端(78b)；
一个或多个纤维畸变引发器(90)，所述一个或多个纤维畸变引发器被定位在位于所述多个堆叠的碳纤维层片(64a)中的一个或多个碳纤维层片(66a)的下方并且邻近所述一个或多个碳纤维层片(66)的一个或多个位置(92)处，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的每一个都包括具有体积(96)的结构(94)，以增加堆叠在所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的每一个的上方的所述多个堆叠的碳纤维层片(64a)中的所述一个或多个碳纤维层片(66a)的一部分(88)的高度(86)；以及
紧靠第二垫板(120b)定位的第一垫板(120a)，在所述第一垫板(120a)和所述第二垫板(120b)之间具有间隙(122)，所述第一垫板(120a)和所述第二垫板(120b)被定位在所述复合层压件(14)的上方并且定位在所述第一整流棒(40a)和所述第二整流棒(40b)之间，所述第一垫板(120a)和所述第二垫板(120b)均具有分别邻接所述第一整流棒(40a)和所述第二整流棒(40b)的外侧端(130b)，
其中，当所述测试系统(10)因真空压实(144)而经历加压固化工艺(140)时，所述第一整流棒(40a)和所述第二整流棒(40b)限制所述多个堆叠的碳纤维层片(64a)向外扩张，并且所述一个或多个纤维畸变引发器(90)在所述一个或多个位置(92)处创建一压差区域(114)，以在堆叠在所述一个或多个纤维畸变引发器(90)的上方的所述多个堆叠的碳纤维层片(64a)中的所述一个或多个碳纤维层片(66a)中在一个或多个受控的位置(156)处形成畸变的面外纤维(110)，并进而在所述复合层压件(14)中创建用于测试目的(158)和工艺改进(160)的所述受控且可重复的面外纤维畸变(12b)。
12.根据权利要求11所述的测试系统(10)，该测试系统还包括第三整流棒(40c)和第四整流棒(40d)，所述复合层压件(14)具有邻接所述第三整流棒(40c)的第三外围端(78c)并且具有邻接所述第四整流棒(40d)的第四外围端(78d)。
13.根据权利要求11或12所述的测试系统(10)，其中，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的至少一个纤维畸变引发器被定位成邻近所述弯曲的铺放工具(20a)的所述铺放表面(26)以及铺放在所述铺放表面(26)和所述至少一个纤维畸变引发器(90)的上方的第一层片(66a)并位于所述铺放表面(26)与所述第一层片(66a)之间。
14.根据权利要求11或12所述的测试系统(10)，其中，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的至少一个纤维畸变引发器被定位成邻近所述多个堆叠的碳纤维层片(64a)中的两个碳纤维层片(66)并位于所述两个碳纤维层片(66)之间。
15.一种用于在复合层压件(14)中创建受控且可重复的面外纤维畸变(12b)的方法(180)，该方法(180)包括以下步骤：
组装(182)测试系统(10)，该测试系统包括：
具有铺放表面(26)的铺放工具(20)；
两个整流棒(40)，所述两个整流棒附接到所述铺放表面(26)并且以彼此对置的方式间隔开；
所述复合层压件(14)包括多个堆叠的层片(64)，所述复合层压件(14)铺放在所述铺放工具(20)的所述铺放表面(26)上并被定位在所述两个整流棒(40)之间；
一个或多个纤维畸变引发器(90)，所述一个或多个纤维畸变引发器被定位在位于所述多个堆叠的层片(64)中的一个或多个层片(66)的下方并且邻近所述一个或多个层片(66)的一个或多个位置(92)处，所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的每一个都包括具有体积(96)的结构(94)，以增加堆叠在所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的每一个的上方的所述多个堆叠的层片(64)中的所述一个或多个层片(66)的一部分(88)的高度(86)；以及
定位在所述复合层压件(14)的上方并被定位在所述两个整流棒(40)之间的两个垫板(120)，所述两个垫板(120)在这两个垫板(120)之间具有间隙(122)；
利用加压固化工艺(140)和真空压实(144)固化(184)所述测试系统(10)，以利用所述两个整流棒(40)限制所述多个堆叠的层片(64)向外扩张，并且利用所述一个或多个纤维畸变引发器(90)在所述一个或多个位置(92)处创建压差区域(114)；以及
在堆叠在所述一个或多个纤维畸变引发器(90)的上方的所述多个堆叠的层片(64)中的所述一个或多个层片(66)中在一个或多个受控的位置(156)处形成(186)畸变的面外纤维(110)，以在所述复合层压件(14)中创建所述受控且可重复的面外纤维畸变(12b)。
16.根据权利要求15所述的方法(180)，该方法进一步包括：为了测试目的(158)和工艺改进(160)中的一者或多者，使用(188)所述测试系统(10)和所述受控且可重复的面外纤维畸变(12b)，以消除或最小化复合结构(218)中的面外纤维畸变(12a)。
17.根据权利要求15或16所述的方法(180)，其中，组装(182)所述测试系统(10)包括：将所述测试系统(10)与包括弯曲的铺放工具(20a)的所述铺放工具(20)组装在一起，并且所述铺放表面(26)具有凸轮廓(28a)。
18.根据权利要求15或16所述的方法(180)，其中，组装(182)所述测试系统(10)包括：将所述测试系统(10)与所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的至少一个纤维畸变引发器组装在一起，所述至少一个纤维畸变引发器被定位成邻近所述铺放工具(20)的所述铺放表面(26)以及铺放在所述铺放表面(26)和所述至少一个纤维畸变引发器(90)的上方的第一层片(66a)并位于所述铺放表面(26)与所述第一层片(66a)之间。
19.根据权利要求15或16所述的方法(180)，其中，组装(182)所述测试系统(10)包括：将所述测试系统(10)与所述一个或多个纤维畸变引发器(90)中的至少一个纤维畸变引发器组装在一起，所述至少一个纤维畸变引发器被定位成邻近所多个堆叠的层片(64)的两个层片(66)并位于所述两个层片(66)之间。
20.根据权利要求15或16所述的方法(180)，其中，组装(182)所述测试系统(10)包括：组装包括子比例测试系统(10a)的所述测试系统(10)，所述子比例测试系统用于以子比例水平(16)创建代表全比例尺寸部件(18)的面外纤维畸变(12a)的所述受控且可重复的面外纤维畸变(12b)。
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