CN111212713A - 用于ω加劲肋的三维编织预成型件 - Google Patents

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Abstract

公开了一种通过平织多层交织的经纤维和纬纤维以形成具有盖部分(104)、第一和第二腹板部分(108a，108b)、第一和第二脚部分(106a，106b)和内包裹部分(110)的平坦编织物来形成3D编织Ω形加劲肋(100)的方法。编织3D编织织物，使得至少一些纬纤维在腹板部分和脚部分之间的接合处是连续的。然后将平织织物形成为Ω形。

Description

用于Ω加劲肋的三维编织预成型件
技术领域
本公开涉及三维编织预成型件及其制造方法。特别地，编织的预成型件可用作基本上平的平板的加劲肋。
背景技术
现在已经广泛使用增强的复合材料来制造结构部件，特别是在寻求其期望的特征是重量轻，坚固，坚韧，耐热，自支撑并且适于定形和成形的应用中。这样的部件被用于例如航空、航天、卫星、娱乐(如在赛艇和赛车中)以及其他应用。
通常，此类部件由嵌入基质材料中的增强材料组成。增强部件可以由诸如玻璃、碳、陶瓷、芳族聚酰胺、聚乙烯和/或表现出期望的物理、热、化学和/或其他特性(包括抗应力破坏的强度高)的其他材料制成。通过使用最终成为完成的部件的构成要素的这种增强材料，将增强材料的期望的特性，例如非常高的强度，赋予完成的复合部件。增强材料构件通常可以被编织、针织或以其他方式定向成用于增强预成型件的期望的构造和形状。通常要特别注意确保最佳地利用已选择组成增强材料的性能。通常，这样的增强预成型件与基质材料结合以形成期望的成品部件或生产用于最终成品部件生产的加工原料。
在构造了所需的增强预成型件之后，可以将基质材料引入到预成型件中，从而通常将增强预成型件装入基质材料中，并且基质材料填充增强预成型件的构成元件之间的间隙区域。基质材料可以是多种材料中的任何一种，例如环氧树脂、聚酯、双马来酰亚胺、乙烯基酯、陶瓷、碳和/或其他材料，它们也表现出所需的物理、热、化学和/或其他性能。选择用作基质的材料可以与增强预成型件的材料相同或不同，并且可以具有或不具有可比较的物理、化学、热或其他性能。然而，通常，它们不是相同的材料或不具有可比的物理、化学、热或其他性能，因为首先使用复合材料的通常目标是在最终产品中获得特性组合，这是仅使用一种组成材料无法达到的。如此组合，然后可以通过热固性或其他已知方法在相同的操作中将如此结合起来的增强预成型件和基质材料固化并稳定化，然后进行其他操作以生产所需部件。值得注意的是，在如此固化之后，然后固化的基质材料块通常牢固地粘附到增强材料(例如，增强预成型件)上。结果，特别是通过充当纤维之间的粘合剂的基质材料，在成品部件上的应力可以有效地传递到增强预成型件的组成材料并由其承担。
相对平坦的复合面板可用于许多行业，包括飞机、航空航天、汽车和民用建筑。在某些情况下，面板可能需要额外的刚度，以帮助结构避免损坏或意外变形。例如，诸如机身的飞行器部分是通常由面板组成的结构，该面板包括彼此分离并在其间形成通道的外侧面板和内侧面板。面板在机身内部通过加强框架或设置在面板之间通道内的加劲肋来加强。加强加劲肋沿着机身部分的外侧面板放置，并且基本上垂直于机身表面的纵轴。加劲肋由内部机身面板支撑，这减少了外部机身面板因外部作用力而产生的变形。
发明内容
形成3D编织加劲肋的方法包括：平织多层交织的经纤维和纬纤维；将所述层中的一些层的部分与其他层交织成具有盖部分、第一和第二腹板部分、第一和第二脚部分以及内包裹部分的平织织物；将该平织织物成形，以形成具有内部空间的Ω形的加劲肋。至少一些纬纤维在腹板部分和脚部分之间的接合处是连续的。
在一些实施例中，加劲肋的内部空间是封闭的。
在具有封闭的内部空间的实施例中，将一些层的部分与其他层的交织包括使得盖部分具有彼此折叠在一起的两个盖区域以及使得内包裹部分具有彼此折叠在一起的两个内包裹区域。所述盖区域可以折叠，使得两个盖区域基本共线，并且两个内包裹区域可以展开，使得内包裹区域基本共线。
在具有封闭内部空间的另一实施例中，将一些层的部分与其他层的交织包括使第一腹板部分和第二腹板部分分别具有彼此折叠在一起的两个腹板区域。第一腹板部分的各个第一腹板区域可以被展开，使得第一腹板部分的各第一腹板区域基本共线。第二腹板部分的各第二腹板区域可以被展开，使得第二腹板部分的各第二腹板区域基本共线。
在具有封闭内部空间的另一实施例中，将一些层的部分与其他层的交织包括使盖部分具有第一盖区域和第二盖区域，每个盖区域的厚度小于盖部分的期望厚度。第一盖区域被编织到第一腹板部分，第二盖区域被编织到第二腹板区域，并且第一盖区域和第二盖区域彼此分开。第一盖区域和第一腹板部分可以形成在一起，第二盖区域和第二腹板部分可以形成在一起，使得第一盖区域位于第二盖区域上以形成编织加劲肋的盖部分。
在一些实施例中，加劲肋的内部空间是开放的。
在具有开放的内部空间的实施例中，内包裹部分被编织成第一内包裹区域和第二内包裹区域，所述第一内包裹区域和第二内包裹区域被第一腹板部分、盖部分和第二腹板部分分开。第一内包裹区域和第二内包裹区域可以形成为基本上共线并且彼此间隔开一间隙。
在具有开放的内部空间的另一实施例中，内包裹部分具有第一内包裹区域和连续的第二内包裹区域。第一内包裹区域和第二内包裹区域可以形成为基本共线并且在第一内包裹区域和第二内包裹区域之间形成间隙。该方法可以包括切割第一和第二内包裹区域的一部分。
在任何实施例中，盖部分可以比腹板部分更厚，腹板部分比脚部分更厚。
在任何实施例中，Ω形加劲肋可以被基质材料浸渍。
3D编织加劲肋具有多层交织的经纤维和纬纤维。某些层与其他层交织成具有盖部分、第一和第二腹板部分、第一和第二脚部分以及内包裹部分的平织织物。至少一些纬纤维在腹板部分和脚部分之间的接合处是连续的。加劲肋的内部空间可以是封闭的也可以是开放的。盖部分可以比腹板部分更厚，腹板部分比脚部分更厚。3D编织加劲肋可以用基质材料浸渍。
附图说明
用以提供对本发明的进一步理解的附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。本文呈现的附图示出了本发明的不同实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在图中：
图1示出了Ω加劲肋。
图2示出了在两个基本平行的面板之间提供加固支撑的Ω加劲肋的示例性用法。
图3A示出了编织的Ω预成型件的第一实施例。
图3B示出了折叠后且成型的图3A的Ω预成型件。
图4A示出了编织的Ω预成型件的第二实施例。
图4B示出了折叠后且成型的图4A的Ω预成型件。
图5A示出了编织的Ω预成型件的第三实施例。
图5B示出了折叠后且成型的图5A的Ω预成型件。
图6A示出了编织的Ω预成型件的第四实施例。
图6B示出了折叠后且成型的图6A的Ω预成型件。
图7A示出了编织的Ω预成型件的第五实施例。
图7B示出了折叠后且成型的图7A的Ω预成型件。
具体实施方式
本公开中的术语“包含”和“包含有”可以表示“包括”和“包括有”，或者可以具有美国专利法中术语“包含”或“包含有”的通常含义。在权利要求中使用的术语“基本上由……组成”或“基本上由……构成”具有美国专利法赋予它们的含义。在以下公开内容中(在本发明的范围内)描述了本发明的其他方面或本发明的其他方面从以下公开内容中(在本发明的范围内)是显而易见的。
在以下描述中，术语“线”、“纤维”、“丝束”和“纱线”可互换使用。如本文所用，“线”、“纤维”、“丝束”和“纱线”可指单丝、复丝纱、加捻纱、复丝丝束、变形丝、编织纱、涂层纱、双组分丝以及由本领域技术人员已知的任何材料的拉伸断裂纤维制成的纱线。纱线可以由碳、尼龙、人造丝、玻璃纤维、棉、陶瓷、芳族聚酰胺、聚酯、金属、聚乙烯玻璃和/或其他具有所需物理、热、化学或其他性能的材料制成。
术语“折叠的”在本文中被宽泛地用于表示“形成”，其包括展开、弯曲以及用于操纵编织织物的形状的其他这样的术语。
为了更好地理解本发明、其优点和通过其使用所达到的目的，引述了所附的描述性内容，其中在附图中图示了本发明的非限制性实施例，并且其中相应的部件由相同的附图标记标识。
如上所述，可能期望提供具有附加刚度的基本平坦的面板以帮助面板避免损坏或不期望的变形。面板也可以具有曲率。这样，可以在期望的地方添加加强构件以支撑面板。
在图1中示出了加劲肋100的通常的横截面形状，其被示为安装在至少一个蒙皮或面板102上。加劲肋100也可以被称为“帽形加劲肋”或“Ω形加劲肋”，这些术语在本文中可互换使用。加劲肋100包括盖部分104、脚部分106a，106b、腹板部分108a，108b和内包裹部分110。内包裹部分110在图1中示为连续的，但也可以不连续。即，内包裹部分可以具有例如如图5B所示的间隙。盖部分104通过腹板部分108a，108b联接到脚部分106a，106b和内包裹部分。
Ω加劲肋的刚度由腹板部分108a，108b和盖部分104提供。Ω加劲肋的附加刚度可以由比脚部分106a，106b和腹板部分108a，108b更厚的盖部分104提供。腹板部分108a，108b可以比脚部分106a，106b更厚。
“Ω加劲肋的凸缘”是指Ω加劲肋的包括脚部分106a，106b和可选的内包裹部分110的那些部分。当盖部分、腹板部分和内包裹部分形成加劲肋112的内部空间时，其中该内部空间在所有侧面上都是封闭的，则Ω加劲肋被定义为“封闭的”。当由盖部分、腹板部分和内包裹层部分形成的加劲肋112的内部空间并非在所有侧面都封闭时，Ω加劲肋被定义为“开放的”。例如，图5B示出了加劲肋的开放的内部空间，其中在内包裹部分中存在间隙。
Ω加劲肋可以独立于蒙皮制造，在这种情况下，可以通过粘结或本领域技术人员已知的其他附接技术将Ω加劲肋的凸缘粘附至蒙皮。或者，可以和一个或多个蒙皮同时制造、编织或共模制(comold)Ω加劲肋，使得Ω加劲肋和蒙皮是共同的增强组件的组成部分。本说明书描述独立于任何蒙皮独立制造Ω加劲肋的技术。
可以使用常规的单向或织物预浸料片来制造Ω加劲肋。该制造方法不具有跨过加劲肋的交叉点的连续纤维。这些制造技术是劳动密集型的并且易于在盖部分和腹板部分的相交处以及腹板部分和脚部分处分层。本公开通过使用三维(3D)编织预成型件来解决这些问题，该预成型件被浸渍和b阶化(即，部分固化)以与预浸渍蒙皮一起使用，或者在处于干燥状态时与干燥编织蒙皮共浸渍。
图2示出了使用Ω加劲肋为表面提供加劲支撑的示例性结构。Ω加劲肋210a至210e位于面板222上。Ω加劲肋可用于支撑表面220。在一个示例中，表面220是飞机机身的外表面或需要抗变形的其他表面。面板222和表面220被示出为基本上彼此平行，但这不是必需的要求。同样，尽管在图2中示出了五个Ω加劲肋，可以根据应用要求使用任何数量的加劲肋。可以将Ω加劲肋210a的脚部分206a，206b粘附或附着到面板222。可选地，内包裹部分210可以粘附或附着到面板222。以类似的方式，将剩余的Ω加劲肋210b至210e安装到面板222。然后，表面220被支撑在Ω加劲肋210a至210e的盖部分204a至204e上。盖部分204a至204e也可以通过本领域技术人员已知的任何方法粘附至表面220。Ω加劲肋可以将施加到表面220的力F传递到面板222，从而帮助表面220抵抗该力导致的变形。此外，面板222和表面220之间的Ω加劲肋的刚度和数量可以增强表面220抵抗所施加的力导致的变形的抵抗力。在此应用中使用Ω加劲肋可以减轻减少表面220变形所需的材料重量，并在某些情况下在整个结构上提供温度和噪音隔离。
用于复合材料Ω加劲肋的多层编织预成型件可以被平织并折叠成三维(3D)形状，其中经纤维层之间层与层互锁，并且每一层内的纤维互锁。
本公开确定了用于编织的Ω加劲肋的几种预成型概念及其制造方法。通常，所公开的Ω加劲肋由经纤维和纬纤维组成，这些经纤维和纬纤维通过常规方式平织而成，具有横跨腹板部分和脚部分之间的接缝的连续纤维。平织加劲肋根据需要折叠成具有Ω形横截面的预成型件。然后可以将预成型件成型并用基质材料浸渍。本公开提供了处于平织(“编织物”)状态的加劲肋的构造，其可以通过折叠成3DΩ形的预成型件然后被用基质材料浸渍以得到所需的Ω加劲肋来成型(“成型物”)。
所公开的构造可能优于具有多个单独层的现有的Ω加劲肋。所公开的构造可以通过在腹板部分和脚部分之间的接缝处提供连续的纤维来提高加劲肋的抗拉强度。抗拉强度是将加劲肋从蒙皮上拉离所需的力。公开的技术还可以通过用单个多层预成型件代替许多单独的层来减少所需的触摸劳动量。
此外，可以在编织后在内部空间中的心轴周围形成所述平织织物。布置在内部空间中的心轴通过随后的处理来帮助保持加劲肋的内部空间的形状。这样做的优点是，织物在浸渍之前不会形成为加劲肋形状。这样，因为心轴保持内部空间的形状，所以可以更容易地处理织物，因此人们并不关心保持预成型件的最终期望的加劲肋形状。现有技术的设计通过在编织织物时将织物缠绕在所期望形状的心轴上来形成加劲肋形状。不利的是，这需要仔细处理，使得织物在浸渍之前保持形状。
开放的内部空间和封闭的内部空间的Ω加劲件都可用于加强基本平坦或弯曲的板。随着加劲肋的所需长度变得更长，封闭的内部空间Ω加劲肋，与敞开的内部空间配置相比，可能更难以在封闭的内部空间中插入心轴。相反，随着加劲肋的长度变得更长，可以简单地包裹在心轴周围的开放内部空间构造比封闭构造的加劲肋更容易制造。这样，与封闭的内部空间加劲肋相比，开放构造的加劲肋可能更适合于长加劲肋。
对于高生产率的制造，开放内部空间的加劲肋也比封闭内部空间的加劲肋更适合。处于开放构造的加劲肋中的法兰位于蒙皮上，而心轴仅位于蒙皮的顶部。然后将腹板和盖包裹在心轴上，以完成加劲肋。这种构造的另一优点是在构成盖的两个重叠层之间提供空间。如果需要，可以在该空间中插入其他层以增加刚度。
加劲肋可以“近净形状”编织，这是一种制造技术，其中，物品的初始生产非常接近最终形状即净形状，从而减少了对表面或进一步修整的需求。如应用于本公开的，织物可以被编织到接近最终形状，而不是加大尺寸然后切掉废料，并且可以在被获取的梭织机上织造，使得所有边缘都被稳定。不必须要求使用梭织机，但与剑杆织机或针织机等其他选择相比，可以认为梭织机是一种具有成本效益的选择。不管使用哪种织机，都将织造预成型件，以使加劲肋的纵向成为织机的经纤维方向。即，本说明书中的附图示出了加劲肋在纤维的纬向方向上的截面图，加劲肋的长度在延伸到纸平面内的经向方向上。
在所有构造中，可以通过使用不同的丝束尺寸和/或不同的经丝束间距来独立地调节脚、腹板和盖的厚度。类似地，在这些部分的每一个中可以使用不同的互锁模式以提供不同的有效特性。样品织物已使用层对层互锁模式进行编织。可以使用其他编织选项，例如正交或角度互锁模式。
图3A至图3B示出了根据本发明的实施例的Ω形加劲肋的形成。加劲肋以编织物300a形式被平织。编织物300a形式包括盖部分304、腹板部分308a，308b、脚部分306a，306b和内包裹部分310，它们被平织以形成封闭的内部空间312。
在图3A-3B所示的实施例中，盖部分304被平织，使得盖部分被分成两个盖区域304a、304b，两个盖区域304a、304b在编织织物的分开的层上在拐点A处彼此成一定角度。类似地，内包裹部分310被分成两个内包裹区域310a、310b，两个内包裹区域310a、310b在编织织物的分开的层上在拐点B处相对于彼此成一定角度。封闭的内部空间312被放大示出以揭示内包裹区域310a、310b与盖区域304a、304b之间的角度关系。内包裹区域310a、310b的长度可以相同或不同。盖区304a、304b的长度可以相同或不同。
因为加劲肋是单件平织的，所以至少在腹板部分和脚部分之间的接合处纬纤维是连续的。纬纤维也可以在腹板部分与盖部分和/或内包裹部分之间的接合处是连续的。
将编织物300a形式折叠以生产成型物300Ω形加劲肋。盖区域304a，304b被展开以基本彼此共线以形成盖部分304。类似地，内包裹区域310a，310b被展开以彼此基本共线以形成内包裹部分310。脚部分306a，306b可以弯曲以与内包裹部分基本共线。由此产生Ω形的加劲肋。
盖部分304的长度短于内包裹部分310的长度并且可以在其上方居中，这导致腹板部分308a，308b相对于内包裹部分成角度。内包裹部分和腹板部分之间的共同角度在60度至90度的范围内。应当认识到，支腿部分、内包裹部分、腹板部分和盖部分它们之中的任何一个或全部可以是交织以改变特定部分的厚度的多层织物。此外，盖部分304可以比腹板部分308a，308b厚，具有更多的交织织物层，而腹板部分308a，308b可以比内包裹部分310厚。
成型物Ω形加劲肋300的上述实施例具有封闭的内部空间312。为了易于处理加劲肋，可以将具有内部空间312的形状的心轴(未示出)引入到成型的300Ω形加劲肋300的内部空间312中。心轴可有助于在处理和浸渍操作过程中使加劲肋保持所需的Ω形状。
图4A至图4B示出了根据本发明的另一实施方式的Ω形加劲肋的形成。加劲肋以编织物400a形式被平织。编织物400a的形式包括盖部分404、腹板部分408a、408b、脚部分406a、406b和内包裹部分410，它们经平织以形成封闭的内部空间412。
在图4A-4B所示的实施例中，腹板部分408a，408b是平织的，使得腹板部分404a被划分为两个腹板区域408aa，408ab，该两个腹板区域在拐点C处在织造织物的独立层上彼此成角度。类似地，腹板部分408a，408b是平织的，使得腹板部分408b被划分为两个腹板区域408ba，408bb，该两个腹板区域在拐点D处在织造织物的独立层上相对于彼此成角度。封闭的内部空间412被放大示出以揭示腹板区域408aa，408ab与腹板区域408ba，408bb之间的角度关系。
因为加劲肋平织为单件，所以纬纤维将至少在腹板部分和脚部分之间的接合处是连续的。纬纤维也可以在腹板部分与盖部分和/或内包裹部分之间的接合处是连续的。
编织物400a形式被折叠，以生产成型物400Ω形加劲肋。腹板区域408aa，408ab被展开成彼此基本上共线，从而形成腹板部分408a。类似地，腹板区域408ba，408bb被展开成彼此基本上共线，从而形成腹板部分408b。如果需要，可以形成脚部分406a，406b和盖部分404。由此产生Ω形的加劲肋。
盖部分404的长度短于内包裹部分410的长度并且可以在其上方居中，这导致腹板部分408a，408b相对于内包裹部分成角度。内包裹部分和腹板部分之间的共同角度在60度至90度的范围内。应当认识到，支腿部分、内包裹部分、腹板部分和盖部分它们中的任何一个或全部可以是交织以改变特定部分的厚度的多层织物。此外，盖部分404可以比腹板部分408a，408b更厚，具有更多的交织织物层，而腹板部分408a，408b则可以比内包裹部分410更厚。
成型的Ω形加劲肋400的该实施例具有封闭的内部空间412。为了易于处理加劲肋，可以将具有内部空间412的形状的心轴(未示出)引入到成型的400Ω形加劲肋的内部空间412中。心轴可有助于在处理和浸渍操作过程中使加劲肋保持所需的Ω形状。
图5A-5B示出了根据本发明实施例的Ω形加劲肋的形成。加劲肋被平织为编织物500a形式。编织物500a形式包括平织的盖部分504、腹板部分508a，508b、脚部分506a，506b和内包裹部分510a，510b。在该实施例中，内包裹部分510a，510b彼此不连续。而是，脚部分506a和内包裹部分510a附接到腹板部分508a并从其延伸。类似地，脚部分506b和内包裹部分510b附接到腹板部分508b并从腹板部分508b延伸。在图5A中，间隙516a被放大地示出以说明脚部分506a不与内部部分510a交织。类似地，间隙516b被放大示出以说明脚部分506b不与内部部分510b交织。
因为加劲肋平织为单件，所以纬纤维将至少在腹板部分和脚部分之间的接合处是连续的。纬纤维也可以在腹板部分与盖部分和/或内包裹部分之间的接合处是连续的。
编织物500a形式被折叠以生产成型物500Ω形加劲肋。内包裹区域510a，510b被折叠成彼此大致共线。脚部分506a，506b可以折叠成与内包裹区域基本共线。选择内包裹区域的长度，使得当将加劲肋折叠成Ω形以时产生间隙514，从而形成开放的内部空间512。由此产生Ω形的加劲肋。
选择内包裹区域和间隙的长度以形成期望几何形状的Ω加劲肋。盖部分504的长度短于内包裹区域510a，510b和间隙514的累积长度，并且可以在其上方居中位置，这导致腹板部分508a，508b相对于内包裹部分成角度。内包裹部分和腹板部分之间的共同角度在60度至90度的范围内。此外，盖部分504可以比腹板部分508a，508b更厚，具有更多的交织织物层，而腹板部分508a，508b则可以比内包裹部分510更厚。
成型的Ω形加劲肋500的该实施例具有开放的内部空间512。为了易于处理加劲肋，可以将具有内部空间512的形状的心轴(未示出)引入到成型物500Ω形加劲肋的内部空间512中。心轴可有助于在处理和浸渍操作过程中使加劲肋保持所需的Ω形状。
图6A至图6B示出了根据本发明的实施例的Ω形加劲肋的形成。加劲肋被平织为编织物600a的形式。编织物600a的形式包括盖部分604、腹板部分608a、608b、脚部分606a、606b以及具有内部编织区域610a、610b的内包裹部分，这些是平织的。
在该实施例中，内包裹区域610a，610b和脚部分606a，606b彼此连续地编织，从而形成平织加劲肋600a的第一层。腹板部分608a，608b彼此连续编织，并且与盖部分604彼此间隔开一间隙，形成平织加劲肋600a的第二层。在腹板部分的端部分别与内包裹部分和支腿部分的接合点616a，616b相遇的位置处附接第一层和第二层。第一层和第二层不以其他方式交织。
而是，脚部分606a和内包裹区域610a附接到腹板部分608a并从腹板部分608a延伸。类似地，脚部分606b和内包裹区域610b附接到腹板部分608b并从腹板部分608b延伸。
因为加劲肋平织为单件，所以纬纤维将至少在腹板部分和脚部分之间的接合处是连续的。纬纤维也可以在腹板部分与盖部分和/或内包裹部分之间的接合处是连续的。
编织物600a形式被折叠以生产成型物600Ω形加劲肋。内包裹区域610a，610b被折叠成基本上彼此共线。脚部分606a，606b可以折叠成与内包裹区域基本共线。通过从内包裹部分610切出一块以产生间隙614从而形成开放的内部空间612。由此产生了Ω形的加劲肋。
选择内包裹部分和间隙的长度以形成期望的几何形状的Ω加劲肋。盖部分604的长度短于内包裹部分610a，610b和间隙614的累积长度，并且可以在其上方居中位置处，这导致腹板部分608a，608b相对于内包裹部分成一定角度。内包裹部分和腹板部分之间的共同角度在60度至90度的范围内。应当认识到，支腿部分、内包裹部分、腹板部分和盖部分它们中的任何一个或全部可以是交织以改变特定部分的厚度的多层织物。此外，盖部分604可以比腹板部分608a，608b更厚，具有更多的交织织物层，而腹板部分608a，608b则可以比内包裹部分610更厚。
成型物Ω形加劲肋600的该实施例具有开放的内部空间612。为了易于处理加劲肋，可以将具有内部空间612的形状的心轴(未示出)引入到成型物600Ω形加劲肋的内部空间612中。心轴可有助于在处理和浸渍操作过程中使加劲肋保持所需的Ω形状。
图7A至图7B示出了根据本发明的另一实施例的Ω形加劲肋的形成。加劲肋被平织为编织物700a形式。编织物700a形式包括盖部分704、腹板部分708a，708b、脚部分706a，706b和内包裹部分710，它们被平织以形成封闭的内部空间712。
在图7A-7B所示的实施例中，盖部分704被平织成具有两个盖区域704a，704b。每个盖区域704a，704b被编织成具有小于盖部分704的期望厚度的厚度。盖区域704a，704b被编织到相应的腹板部分708a，708a但是彼此分开。因为加劲肋平织为单件，所以纬纤维将至少在腹板部分和脚部分之间的接合处是连续的。纬纤维也可以在腹板部分与盖部分和/或内包裹部分之间的接合处是连续的。
折叠编织物700a形式以生产成型物700Ω形加劲肋。腹板部分708a，708b和盖区域704a，704b被折叠以使盖区域彼此叠置以形成盖部分704。盖区域704a，704b的厚度结合以产生具有期望厚度的盖。各个盖区域可以通过任何已知的方式在彼此接触的地方716结合在一起。由此产生Ω形的加劲肋。
盖部分704的长度短于内包裹部分710的长度，并且可以在其上方居中位置，这导致腹板部分708a，708b相对于内包裹部分成一定角度。内包裹部分和腹板部分之间的共同角度在60度至90度的范围内。应当认识到，支腿部分、内包裹部分、腹板部分和盖部分它们中的任何一个或全部可以是交织以改变特定部分的厚度的多层织物。此外，盖部分704可以比腹板部分708a，708b更厚，具有更多的织物层，而腹板部分708a，708b可以比内包裹部分710更厚。
成型的Ω形加劲肋700的该实施例具有封闭的内部空间712。为了易于处理加劲肋，可以将具有内部空间712的形状的心轴(未示出)引入到成型物700Ω形加劲肋的内部空间712中。心轴可有助于在处理和浸渍操作过程中使加劲肋保持所需的Ω形状。
在Ω形加劲肋的任何实施例中，加劲肋可以用基质材料浸渍。基质材料包括环氧树脂、双马来酰亚胺、聚酯、乙烯基酯、陶瓷、碳和其他此类材料。
其他实施例在所附权利要求的范围内。

Claims (26)

1.一种形成3D编织加劲肋的方法，包括：
平织多层交织的经纤维和纬纤维；
将所述层中的一些层的部分与其他层交织成平织织物，所述平织织物具有盖部分、第一腹板部分和第二腹板部分、第一脚部分和第二脚部分以及内包裹部分；以及
将所述平织织物成形，以形成具有内部空间的Ω形加劲肋，
其中至少一些所述纬纤维在所述腹板部分和所述脚部分之间的接合处是连续的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加劲肋的所述内部空间是封闭的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，将一些所述层的所述部分与其他层交织包括：使所述盖部分具有彼此折叠在一起的两个盖区域，以及使所述内包裹部分具有彼此折叠在一起的两个内包裹区域。
4.根据权利要求3所述的方法，包括：展开所述盖区域，以使所述两个盖区域基本共线；以及展开所述两个内包裹区域，以使所述内包裹区域基本共线。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述盖部分比所述腹板部分更厚，并且所述腹板部分比所述脚部分更厚。
6.根据权利要求4所述的方法，包括用基质材料浸渍所述Ω形加劲肋。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，将一些所述层的所述部分与其他层交织包括：使所述第一腹板部分具有彼此折叠在一起的两个第一腹板区域，并且使所述第二腹板部分具有彼此折叠在一起的两个第二腹板区域。
8.根据权利要求7所述的方法，包括展开所述第一腹板部分的第一腹板区域，以使所述第一腹板部分的所述第一腹板区域基本上共线；并且
展开所述第二腹板部分的第二腹板区域，以使所述第二腹板部分的第二腹板区域基本共线。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述盖部分比所述腹板部分更厚，并且所述腹板部分比所述脚部分更厚。
10.根据权利要求8所述的方法，包括用基质材料浸渍所述Ω形加劲肋。
11.根据权利要求2所述的方法，其中，将一些所述层的所述部分与其他层交织包括：使所述盖部分具有第一盖区域和第二盖区域，每个所述盖区域的厚度小于所述盖部分的所需厚度，
其中，第一盖区域被编织到第一腹板部分，第二盖区域被编织到第二腹板区域，并且第一盖区域和第二盖区域彼此分开。
12.根据权利要求11所述的方法，包括：将第一腹板部分和第一盖区域形成在一起；以及将第二腹板部分和第二盖区域的形成在一起，使得第一盖区域直接位于第二盖区域上，以形成所述编织加劲肋的所述盖部分。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述盖部分比所述腹板部分更厚，并且所述腹板部分比所述脚部分更厚。
14.根据权利要求12所述的方法，包括用基质材料浸渍所述Ω形加劲肋。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加劲肋的所述内部空间是开放的。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述内包裹部分被编织成第一内包裹区域和第二内包裹区域，所述第一腹板部分、盖部分和第二腹板部分将所述第一内包裹区域和第二内包裹区域彼此分开。
17.根据权利要求16所述的方法，包括将第一内包裹区域和第二内包裹区域形成为基本上共线并且彼此间隔开一间隙。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述盖部分比所述腹板部分更厚，并且所述腹板部分比所述脚部分更厚。
19.根据权利要求18所述的方法，包括用基质材料浸渍所述Ω形加劲肋。
20.根据权利要求15所述的方法，其中，所述内包裹部分具有第一内包裹区域和连续的第二内包裹区域。
21.根据权利要求20所述的方法，包括：
形成第一内包裹区域和第二内包裹区域，使其基本共线；以及
切割第一和第二内包裹区域的一部分以在第一内包裹区域和第二内包裹区域之间形成间隙。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述盖部分比所述腹板部分更厚，并且所述腹板部分比所述脚部分更厚。
23.根据权利要求22所述的方法，包括用基质材料浸渍所述Ω形加劲肋。
24.一种3D编织加劲肋，包括：
多层交织的经纤维和纬纤维；
其中，一些所述层与其他层交织成平织织物，该平织织物具有盖部分、第一腹板部分和第二腹板部分、第一脚部分和第二脚部分以及内包裹部分；并且
其中，至少一些纬纤维在所述腹板部分和所述脚部分之间的接合处是连续的。
25.根据权利要求24所述的加劲肋，其中，所述加劲肋的内部空间是封闭的。
26.根据权利要求24所述的加劲肋，其中，所述加劲肋的内部空间是开放的。
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