KR20210003734A - 복합 구조 엘리먼트 - Google Patents

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KR20210003734A
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엘리에 코스카스
빅토르 웨이스베르그
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이스라엘 에어로스페이스 인더스트리즈 리미티드
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Abstract

제 1 복합 재료로 제조된 하나 이상의 제 1 플랜지 엘리먼트 및 제 2 복합 재료로 제조된 하나 이상의 제 1 웹 엘리먼트를 포함하는 복합 구조 부재. 적어도 하나의 제 1 웹 엘리먼트는 제 3 복합 재료로 만들어진 제 1 코너 엘리먼트를 통해 대응하는 상호 제 1 에지를 따라 동일 평면이 아닌 방식으로 적어도 하나의 제 1 플랜지 엘리먼트에 연결되고, 상호 제 1 에지는 제 1 방향을 따라 연장된다. 제 3 복합 재료는 대응하는 제 3 복합 재료 매트릭스에 매립된 대응하는 제 1 복수의 제 3 복합 재료 제 1 섬유 및 제 3 복합 재료 제 1 섬유에 대해 비 평행 방위에 있는 대응하는 제 2 복수의 제 3 복합 재료 제 2 섬유를 포함하고, 제 3 복합 재료 제 1 섬유는 상호 제 1 에지 또는 제 1 방향에 명목상 직교한다.

Description

복합 구조 엘리먼트
본 개시된 주제는 특별히, 항공기 구조 및 다른 구조에 사용하기 위한 복합 구조 엘리먼트(composite structural element)에 관한 것이다.
본 개시된 주제에 대한 배경에 관련된 것으로 간주되는 참조 문헌이 이하에 열거된다 :
- US 7,837,148 (EP 2032432)
- US 9,272,769
- US 2012/0049000
본 출원에서 상기 참조 문헌에 대한 인정은 이들이 본 개시된 주제의 특허 가능성과 어떤 식 으로든 관련이 있다는 의미로 추론되어서는 안 된다.
2 개의 하중 지지 부재(load bearing member)를 부하 히어링 컨택(load hearing contact)에 연결해야 하는 애플리케이션이 많이 있다. 적어도 일부 경우에, 하중 지지 부재 중 하나 또는 둘 모두는 예를 들어, 복합 재료와 같은 비금속 재료로 만들어지며, 금속 핀은 종종 연결된 비금속 하중 지지 부재 사이에 전단 하중(shear load) 또는 벤딩 하중(bending load)을 전달하는 데 사용된다.
비 제한적인 예로서, US 7,837,148은 복합 구조를 위한 일체형 복합 패널 및 조인트의 실시예를 개시한다. 일 구현예에서, 항공기의 실질적으로 전체 날개 길이(wingspan)에 걸쳐 있는 일체형 패널은 적어도 중앙 부분과 한 쌍의 외측으로 돌출된 날개 부분을 포함한다. 부분은 복합 재료의 플라이(ply) 또는 연속적인 층으로 형성된 스킨(skin)을 포함 할 수 있으며, 이는 부분 사이에 하중을 전달하기 위해 패드 업(pad-up) 영역을 생성하는 개별 섹션 사이의 조인트에서 중첩 및 오프셋된다. 특정 구현예에서, 스킨은 스트링거(stinger)의 두께 및/또는 강성도의 테이퍼링에 의해 섹션 사이의 조인트로 전이되는 하나 이상의 구조 스트링거 위에 놓인다.
또한 비 제한적인 예로서, US 2012/049000은 날개용 복합 재료의 제 1 수의 층들, 날개용 복합 재료의 제 2 수의 층들, 및 날개의 제 1 수의 층들과 제 2 수의 층들 사이에 위치된 금속 층을 개시한다. 금속 층은 다수의 파스너를 수용하도록 구성된 제 1 영역에서 제 1 두께를 갖고 제 2 영역에서 제 2 두께를 갖는다.
또한 비 제한적인 예로서, US 9,272,769는 인보드 날개 패널 어셈블리와 아웃보드 날개 패널 어셈블리를 연결하기 위한 T-코드(chord) 및 스플라이스 플레이트를 포함하는 날개 조인트를 개시한다. 날개 패널 어셈블리는 날개 스킨과 공동 본딩 또는 공동 경화된 스트링거를 포함한다. 스트링거의 웨빙(webbing)과 캡을 트리밍(trim)하여 누들(noodle)과 베이스 플랜지를 노출시킬 수 있다. 누들과 베이스 플랜지는 T-코드의 바닥과 접하고 날개 스킨은 스플라이스 플레이트와 접한다. 노출된 누들은 트리밍된 스트링거의 베이스 플랜지와 동일 평면에 있지 않을 수 있다. T-코드의 바닥에는 T-코드와 베이스 플랜지 사이에 갭이 존재하지 않도록 동일 평면이 아닌(non-flush) 누들을 수용하기 위한 홈이 포함될 수 있다. 대안으로, 심(shim)이 동일 평면이 아닌 누들을 보상하기 위해 사용될 수 있거나, 베이스 플랜지 및 웹은 베이스 플랜지 및 웹이 누들과 동일 평면으로 트리밍될 수 있도록 하는 희생 플라이(sacrificial ply)를 포함할 수 있다.
본 출원에서 "복합 구조 부재(composite structural member)"는 "복합 구조 엘리먼트(composite structural element)"와 상호 교환하여 사용된다.
본 개시된 주제의 제 1 양태에 따라 복합 구조 부재가 제공되고, 상기 복합 구조 부재는 :
제 1 복합 재료로 만들어진 적어도 하나의 제 1 플랜지 엘리먼트(flange element);
제 2 복합 재료로 만들어진 적어도 하나의 제 1 웹 엘리먼트(web element);를 포함하되,
상기 적어도 하나의 제 1 웹 엘리먼트는 제 3 복합 재료로 만들어진 제 1 코너 엘리먼트를 통해 대응하는 상호(mutual) 제 1 에지를 따라 동일 평면이 아닌 방식으로 적어도 하나의 상기 제 1 플랜지 엘리먼트에 연결되고, 상기 상호 제 1 에지는 제 1 방향을 따라 연장되고;
상기 제 3 복합 재료는 대응하는 제 3 복합 재료 매트릭스에 매립된(embedded) 대응하는 제 1 복수의 제 3 복합 재료 제 1 섬유 및 상기 제 3 복합 재료 제 1 섬유에 대해 비 평행 방위에 있는 대응하는 제 2 복수의 제 3 복합 재료 제 2 섬유를 포함하고, 상기 제 3 복합 재료 제 1 섬유는 상기 상호 제 1 에지 또는 상기 제 1 방향에 명목상 직교한다.
본 개시된 주제의 제 1 양태에 따른 복합 구조 부재는 임의의 조합으로 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다 :
Figure pct00001
상기 제 1 복합 재료는 대응하는 제 1 복합 재료 매트릭스에 매립된 대응하는 제 1 복수의 제 1 복합 재료 제 1 섬유 및 상기 제 1 복합 재료 제 1 섬유에 대해 비 평행 방위에 있는 대응하는 제 2 복수의 제 1 복합 재료 제 2 섬유를 포함하고, 상기 제 1 복합 재료 제 1 섬유는 상기 상호 제 1 에지 또는 상기 제 1 방향에 명목상 직교한다.
Figure pct00002
상기 제 2 복합 재료는 대응하는 제 2 복합 재료 매트릭스에 매립된 대응하는 제 1 복수의 제 2 복합 재료 제 1 섬유 및 상기 제 2 복합 재료 제 1 섬유에 대해 비 평행 방위에 있는 대응하는 제 2 복수의 제 2 복합 재료 제 2 섬유를 포함하고, 상기 제 2 복합 재료 제 1 섬유는 상기 상호 제 1 에지 또는 상기 제 1 방향에 명목상 45°로 배향된다.
Figure pct00003
상기 복합 구조 부재는 계면 부분(interface portion)을 포함하고, 상기 계면 부분의 상기 제 1 플랜지 엘리먼트는 상기 제 1 플랜지 엘리먼트의 다른 부분보다 더 큰 두께를 갖는 제 1 확장부(enlarged portion)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제 1 확장부에 제공된 적어도 하나의 제 1 개구를 포함하고; 예를 들어, 각각의 상기 제 1 개구는 폭 방향보다 더 큰 길이 치수를 갖는다.
Figure pct00004
상기 제 1 코너 엘리먼트는 제 1 두께 및 제 1 내부 반경을 가지며, 상기 제 1 내부 반경은 상기 제 1 두께의 3 배 이하이거나, 상기 제 1 내부 반경은 상기 제 1 두께의 2 배 이하 또는 상기 제 1 내부 반경은 상기 제 1 두께보다 작거나 같다.
Figure pct00005
상기 복합 구조 부재는 L 자형 횡단면을 갖는 상기 복합 구조 엘리먼트를 제공하기 위해 상기 대응하는 상호 제 1 에지를 따라 동일 평면이 아닌 방식으로 하나의 상기 플랜지 엘리먼트에 연결된 하나의 상기 웹 엘리먼트를 포함한다.
Figure pct00006
복합 구조 부재는 :
제 4 복합 재료로 만들어진 적어도 하나의 제 2 플랜지 엘리먼트;를 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 웹 엘리먼트는 제 5 복합 재료로 만들어진 제 2 코너 엘리먼트를 통해 대응하는 상호 제 2 에지를 따라 동일 평면이 아닌 방식으로 적어도 하나의 상기 제 2 플랜지 엘리먼트에 연결되고, 상기 상호 제 2 에지는 제 2 방향을 따라 연장되고;
상기 제 5 복합 재료는 대응하는 제 5 복합 재료 매트릭스에 매립된 대응하는 제 1 복수의 제 5 복합 재료 제 1 섬유 및 상기 제 5 복합 재료 제 1 섬유에 대해 비 평행 방위에 있는 대응하는 제 2 복수의 제 5 복합 재료 제 2 섬유를 포함하고, 상기 제 5 복합 재료 제 1 섬유는 상기 상호 제 2 에지 또는 상기 제 2 방향에 명목상 직교한다.
Figure pct00007
상기 제 4 복합 재료는 대응하는 제 4 복합 재료 매트릭스에 매립된 대응하는 제 1 복수의 제 4 복합 재료 제 1 섬유 및 상기 제 4 복합 재료 제 1 섬유에 대해 비 평행 방위에 있는 대응하는 제 2 복수의 제 4 복합 재료 제 2 섬유를 포함하고, 상기 제 4 복합 재료 제 1 섬유는 상기 상호 제 2 에지 또는 상기 제 2 방향에 명목상 직교한다.
Figure pct00008
상기 계면 부분에서 상기 제 2 플랜지 엘리먼트는 상기 제 2 플랜지 엘리먼트의 다른 부분보다 더 큰 상응하는 두께를 갖는 제 2 확장부를 포함한다. 예를 들어, 상기 제 2 확장부에 제공된 적어도 하나의 제 2 개구를 포함한다. 예를 들어, 각각의 상기 제 2 개구는 폭 방향보다 더 큰 길이 치수를 갖는다.
Figure pct00009
상기 제 2 코너 엘리먼트는 제 2 두께 및 제 2 내부 반경을 가지며, 상기 제 2 내부 반경은 상기 제 2 두께의 3 배 이하이거나, 상기 제 2 내부 반경은 상기 제 2 두께의 2 배 이하 또는 상기 제 2 내부 반경은 상기 제 2 두께보다 작거나 같다.
Figure pct00010
복합 구조 부재는 상기 대응하는 상호 제 1 에지를 따라 동일 평면이 아닌 방식으로 하나의 상기 플랜지 엘리먼트에 연결된 하나의 상기 웹 엘리먼트를 포함하고, 상기 웹 엘리먼트는 C 자형 횡단면을 갖는 복합 구조 엘리먼트를 제공하기 위해 상기 대응하는 상호 제 2 에지를 따라 동일 평면이 아닌 방식으로 하나의 상기 제 2 플랜지 엘리먼트에 연결된다.
Figure pct00011
상기 복합 구조 부재는 상기 웹 엘리먼트에 제공된 적어도 하나의 제 3 개구를 포함한다. 예를 들어, 각각의 상기 제 3 개구는 폭 방향보다 더 큰 길이 치수를 갖는다.
본 개시된 주제의 제 2 양태에 따라, 길이 치수, 폭 치수 및 깊이 치수를 갖는 복합 구조 부재가 제공되고, 상기 복합 구조 부재는 :
제 1 복합 재료로 만들어진 복수의 층을 포함하는 라미네이트 구조(laminate structure)를 포함하고,
각각의 상기 층은 매트릭스에 매립된 적어도 제 1 복수의 제 1 섬유 및 제 2 복수의 제 2 섬유를 포함하며, 상기 층은 상기 폭 치수에 직교하고;
상기 길이 치수는 상기 폭 치수보다 더 크다.
본 개시된 주제의 제 1 양태에 따른 복합 구조 부재는 임의의 조합으로 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다 :
Figure pct00012
적어도 하나의 상기 층에 대하여, 대응하는 상기 제 2 섬유가 대응하는 상기 제 1 섬유에 대해 비 평행 방위이고, 상기 제 1 섬유는 상기 깊이 치수에 명목상 45°로 배향된다.
Figure pct00013
상기 복합 구조 부재는 상기 깊이 치수에 직교하는 횡단면을 갖는다.
Figure pct00014
상기 횡단면은 상기 깊이 치수를 따라 균일하다.
Figure pct00015
상기 횡단면은 상기 길이 방향에 의해 이격된 2 개의 둥근 단부를 포함한다.
Figure pct00016
상기 횡단면은 타원형 또는 초 타원형(super elliptical)이다.
Figure pct00017
상기 둥근 단부는 에지 부분에 의해 함께 접합(join)된다.
Figure pct00018
상기 에지 부분은 직선이다.
본 개시된 주제의 제 3 양태에 따라 구조 시스템이 제공되고, 상기 구조 시스템은 :
제 1 구조 지지 엘리먼트;
제 2 지지 엘리먼트;
하중 지지 방식(load bearing manner)으로 상기 제 2 구조 지지 엘리먼트에 대해 상기 제 1 구조 지지 엘리먼트를 기계적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 복합 구조 부재를 포함하되, 상기 복합 구조 부재는 본 개시된 주제의 제 2 양태에 따른 정의된 것에 따른다.
본 개시된 주제의 제 4 양태에 따르면, 본 개시된 주제의 제 2 양태에 따라 정의된 것으로 복합 구조 부재를 사용하여 하중 지지 방식으로 제 2 구조 지지 엘리먼트에 대해 제 1 구조 지지 엘리먼트를 기계적으로 연결하는 방법이 제공된다.
본 개시된 주제의 상기 양태들 중 하나 이상에 따른 적어도 하나의 예의 특징은 예를 들어, 복합 재료로 만든 여러 비금속 하중 전달 부재(load carrying member)는 예를 들어, 본 개시된 주제의 제 2 양태에 따라 본원에 정의된 복합 구조 부재를 사용하여 비금속 연결 부재를 사용하여 하중 지지 방식으로 연결될 수 있다는 것이다. 본 개시된 주제의 상기 양태들 중 하나 이상에 따른 적어도 하나의 예의 또 다른 특징은 동체 및/또는 날개가 금속 하중 지지 엘리먼트 및/또는 금속 커넥터를 제외하고 비금속 재료, 예를 들어, 복합 재료로 만들어 질 수 있는 항공기, 예를 들어 UAV가 제공될 수 있다는 것이다.
본 개시된 주제의 상기 양태들 중 하나 이상에 따른 적어도 하나의 예의 또 다른 특징은 금속 하중 지지 컴포넌트를 포함하는 유사한 항공기 또는 UAV와 비교하여 부식 위험이 크게 감소하거나 제거된 예를 들어, UAV와 같은 항공기가 제공될 수 있다는 것이다.
본 개시된 주제의 상기 양태 중 하나 이상에 따른 적어도 하나의 예의 또 다른 특징은 금속 하중 지지 컴포넌트를 포함하는 유사한 항공기 또는 UAV와 비교할 때 자본 비용 및/또는 운영 비용을 크게 줄일 수 있는 예를 들어 UAV와 같은 항공기가 제공될 수 있다는 것이다.
본 개시된 주제의 상기 양태들 중 하나 이상에 따른 적어도 하나의 예의 또 다른 특징은 해양 환경에 대한 노출을 견디는데 특히 적합한 항공기, 예를 들어 UAV가 제공될 수 있다는 것이다.
본 출원에 개시된 주제를 더 잘 이해하고 그것이 실제로 수행될 수 있는 방법을 예시하기 위해, 이제 첨부된 도면을 참조하여 단지 비 제한적인 예시의 방식으로 예들이 설명될 것이다.
도 1은 본 개시된 주제의 제 1 양태에 따른 복합 구조 부재의 제 1 예를 등각도로 도시한다; 도 1(a)는 섹션 A-A를 따라 취해진 도 1의 예의 횡단면을 도시한다.
도 2는 계면 부분(interface portion)을 포함하는 도 1의 예의 종방향 단부를 등각도로 도시한다.
도 3은 도 1의 예의 종방향 단부를 부분 평면도로 도시한다.
도 4(a)는 도 1의 예의 제 1 코너 엘리먼트를 부분 등각도로 도시한다; 도 4(b)는 도 4(a)의 예의 제 1 코너 엘리먼트에 사용된 복합 재료의 섬유 배열을 개략적으로 도시한다; 도 4(c)는 도 1의 예의 종축에 대한 도 4(b)의 예의 배열에서 섬유의 각도 관계를 개략적으로 도시한다.
도 5(a)는 도 1의 예의 제 2 코너 엘리먼트를 부분 등각도로 도시한다; 도 5(b)는 도 5(a)의 예의 제 1 코너 엘리먼트에 사용된 복합 재료의 섬유 배열을 개략적으로 도시한다; 도 5(c)는 도 1의 예의 종축에 대한 도 5(b)의 예의 배열에서 섬유의 각도 관계를 개략적으로 도시한다.
도 6은 도 1의 예를 부분 등각도로 도시하고 제 1 플랜지 엘리먼트, 웹 엘리먼트 및 제 2 플랜지 엘리먼트에 사용되는 복합 재료의 섬유 배열을 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 개시된 주제의 제 1 양태에 따른 도 1 내지 6의 예의 대안 변형예를 부분 등각도로 도시한다.
도 8은 본 개시된 주제의 제 1 양태에 따른 도 1 내지 6의 예의 다른 대안 변형예를 부분 등각도로 도시한다.
도 9는 본 개시된 주제의 제 1 양태에 따른 도 1 내지 6의 예의 다른 대안 변형예를 부분 등각도로 도시한다.
도 10은 본 개시된 주제의 제 2 양태에 따른 복합 구조 부재의 제 1 예를 등각도로 도시한다; 도 10(a)는 도 10의 예에 사용된 복합 재료의 층 및 섬유의 배열을 분해 조립도의 등각도로 개략적으로 도시한다.
도 11은 하중 지지 방식으로 2 개의 구조 지지 엘리먼트를 연결하는 데 있어서 도 10의 예를 사용하는 제 1 예를 등각도로 도시한다.
도 12는 도 11의 예와 관련하여 예측된 응력(stress) 및 다른 기계적 파라미터에 대한 다수의 계산을 제공한다.
도 13은 하중 지지 방식으로 2 개의 구조 지지 엘리먼트를 연결하는 데 있어서 도 10의 예를 사용하는 제 2 예를 등각도로 도시한다.
도 14는 섹션 B-B를 따라 취해진 도 13의 예의 횡단면을 도시한다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 개시된 주제의 제 1 양태에 따른 복합 구조 부재의 제 1 예는 전체가 (100)으로 지정되고 구조 지지 빔의 형태이다. 예를 들어, 이러한 구조 지지 빔은 예를 들어, UAV에서 사용하기 위해 날개용 스파(spar)로 구성될 수 있다.
이 예에서 그리고 도 1(a)를 참조하여, 복합 구조 부재 (100)는 세장형(elongate)이고 C 자형 횡단면 CCS를 갖는다. 구조 부재 (100)는 제 1 플랜지 엘리먼트 (120), 제 2 플랜지 엘리먼트 (140) 및 웹 엘리먼트(web element) (130)를 포함한다. 웹 엘리먼트 (130)는 각각 제 1 코너 엘리먼트 (135) 및 제 2 코너 엘리먼트 (145)를 통해 제 1 플랜지 엘리먼트 (120) 및 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)에 연결되어, 전술한 C 자형 횡단면 CCS를 제공한다.
C 자형 횡단면 CCS은 기하학적 중심 CG를 갖는다.
이 예에서, 복합 구조 부재 (100)는 본질적으로 직선이고 종축 LA를 따라 연장된다; 따라서, 기하학적 중심 CG의 궤적은 또한 직선이고 종축 LA와 평행하거나 동축이다.
이 예 및 다른 예의 대안 변형예에서, 복합 구조 부재 (100)는 비 직선형, 예를 들어, 곡면형(curvuate)이고, 곡선 축을 따라 연장된다; 따라서, 기하학적 중심 CG의 대응하는 궤적은 예를 들어, 곡선 축에 대응하는 곡선을 따라 또한 비 직선형이다.
이 예에서, 그리고 도 1 및 1 (a)를 참조하면, 제 1 플랜지 엘리먼트 (120)는 종축 LA를 따라 연장되고, 종축 LA에 직교하는 횡축 TA를 따라 폭 W1을 갖고; 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)는 종축 LA을 따라 연장되고, 종축 LA에 직교하는 횡축 TA을 따라 폭 W2을 갖고; 웹 엘리먼트 (130)는 종축 LA을 따라 연장되고, 종축 LA 및 횡축 TA에 직교하는 페그 축(peg axis) PA을 따라 높이 H를 갖는다.
웹 엘리먼트 (130)는 제 1 코너 엘리먼트 (135)를 통해 대응하는 상호 에지를 따라 동일 평면이 아닌 방식으로 제 1 플랜지 엘리먼트 (120)에 연결되고, 이 상호 에지는 종축에 평행한 방향을 따라 연장된다. 반면 이 예에서, 웹 엘리먼트 (130)는 직교 방식으로 제 1 플랜지 엘리먼트 (120)에 연결되지만, 이 예의 대안 변형예에서, 웹 엘리먼트 (130)는 임의의 적절한 0이 아닌 각도 방위에서 제 1 플랜지 엘리먼트 (120)에 연결될 수 있다.
웹 엘리먼트 (130)는 제 2 코너 엘리먼트 (145)를 통해 대응하는 상호 에지를 따라 동일 평면이 아닌 방식으로 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)에 연결되며, 이 상호 에지는 종축에 평행한 방향을 따라 연장된다. 반면 이 예에서, 웹 엘리먼트 (130)는 직교 방식으로 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)에 연결되지만, 이 예의 대안 변형예에서, 웹 엘리먼트 (130)는 임의의 적절한 0이 아닌 각도 방위에서 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)에 연결될 수 있다.
여기에서, 제 1 코너 엘리먼트 (135) 및 제 2 코너 엘리먼트 (145)는 각각 종축 LA와 동일 공간에 걸쳐(co-extensive) 확장된다.
이 예에서, 특히 도 1 (a)를 참조하여, 제 1 플랜지 엘리먼트 (120)는 두께 t1, 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)는 두께 t2, 웹 엘리먼트 (130)는 두께 t3, 제 1 코너 엘리먼트 (135)는 두께 t4, 제 2 코너 엘리먼트 (145)는 두께 t5를 갖는다.
이 예에서, 제 1 플랜지 엘리먼트 (120)의 두께 t1은 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)의 두께 t2와 동일하다. 그러나, 이 예의 대안 변형예에서, 두께 t1은 두께 t2보다 크거나, 두께 t1은 두께 t2보다 작다.
이 예에서, 웹 엘리먼트 (130)의 두께 t3는 제 1 플랜지 엘리먼트 (120)의 두께 t1 또는 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)의 두께 t2와 동일하다. 그러나, 이 예의 상기 또는 다른 대안 변형예에서, 두께 t3은 두께 t1 또는 두께 t2보다 크거나, 두께 t3은 두께 t1보다 크지만 두께 t2보다 작거나, 두께 t3은 두께 t2보다 크지만 두께 t2보다 작거나, 또는 두께 t3은 두께 t1 또는 두께 t2보다 작다.
이 예에서, 제 1 코너 엘리먼트 (135)의 두께 t4는 제 2 코너 엘리먼트 (145)의 두께 t5와 동일하다. 이 예의 상기 또는 다른 대안 변형예에서, 두께 t4는 두께 t5보다 크거나, 두께 t4는 두께 t5보다 작다.
이 예에서, 웹 엘리먼트 (130)의 두께 t3는 제 1 코너 엘리먼트 (135)의 두께 t4 또는 제 2 코너 엘리먼트 (145)의 두께 t5보다 크다. 그러나, 이 예의 상기 또는 다른 대안 변형예에서, 두께 t3은 두께 t4 또는 두께 t5와 같거나, 두께 t3은 두께 t4보다 크지만 두께 t5보다 작거나, 두께 t3은 두께 t5보다 크지만 두께 t4보다 작거나, 또는 두께 t3은 두께 t4 또는 두께 t5보다 작다.
이 예에서, 제 1 플랜지 엘리먼트 (120)의 두께 t1는 제 1 코너 엘리먼트 (135)의 두께 t4 또는 제 2 코너 엘리먼트 (145)의 두께 t5보다 크다. 그러나, 이 예의 상기 또는 다른 대안 변형예에서, 두께 t1은 두께 t4 또는 두께 t5와 같거나, 두께 t1은 두께 t4보다 크지만 두께 t5보다 작거나, 두께 t1은 두께 t5보다 크지만 두께 t4보다 작거나, 또는 두께 t1은 두께 t4 또는 두께 t5보다 작다.
이 예에서, 제 1 코너 엘리먼트 (135)의 두께 t4 및 제 2 코너 엘리먼트 (145)의 두께 t5는 각각 두께 t1 또는 두께 t2 또는 두께 t3보다 작다.
이 예에서, 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)의 두께 t2는 제 1 코너 엘리먼트 (135)의 두께 t4 또는 제 2 코너 엘리먼트 (145)의 두께 t5보다 크다. 그러나, 이 예의 상기 또는 다른 대안 변형예에서, 두께 t2는 두께 t4 또는 두께 t5와 같거나, 두께 t2는 두께 t4보다 크지만 두께 t5보다 작거나, 두께 t2는 두께 t5보다 크지만 두께 t4보다 작거나, 또는 두께 t2는 두께 t4 또는 두께 t5보다 작다.
이 예에서, 두께 t1, 두께 t2, 두께 t3, 두께 t4, 두께 t5는 복합 구조 부재 (100)의 종방향 길이 L을 따라 하나의 종방향 단부에서 복합 구조 부재 (100)의 계면 부분 (115)까지 명목상 균일하게 유지된다. 여기서 더 명확해지는 바와 같이, 계면 부분 (115)은 원하는 구조에 연결하도록 구성된다. 그러나, 이 예의 대안 변형예에서, 두께 t1, 두께 t2, 두께 t3, 두께 t4, 두께 t5는 또한 이러한 계면 부분을 포함하는 예에서 그것의 하나의 종방향 단부에서 복합 구조 부재 (100)의 계면 부분을 (115)를 포함하여 복합 구조 부재 (100)의 전체 종방향 길이 L을 따라 명목상 균일하게 유지된다.
이 예 및 다른 예에서, 특히 도 4 (a) 및 도 5 (a)를 참조하여, 제 1 코너 엘리먼트 (135) 및 제 2 코너 엘리먼트 (145)에는 상대적으로 작은 각각의 내부 반경 R1, R2가 제공된다.
예를 들어, 반경 R1은 제 1 코너 엘리먼트 (135)의 개별 두께 t4와 거의 동일한 크기이지만, 두께 t4의 최대 2 배 또는 3 배일 수 있다. 따라서, 반경 R1은 t4 내지 2 * t4 범위 또는 t4 내지 3 * t4 범위에 있을 수 있다.
예를 들어, 반경 R2는 제 2 코너 엘리먼트 (145)의 각각의 두께 t5와 거의 동일한 크기이지만, 예를 들어, 최대 두께 t5의 2 배 또는 3 배일 수 있다. 따라서, 반경 R2는 예를 들어 t5 내지 2 * t5 범위 또는 t5 내지 3 * t5 범위에 있을 수 있다.
이 예에서, 계면 부분 (115)은 또한 C 자형 횡단면 CCS와 유사한 C 자형 횡단면을 가지며, 여기서 제 1 플랜지 엘리먼트 (120)는 두께 t1보다 큰 두께 T1을 갖는 제 1 플랜지 확장부(enlarged portion) (122)를 포함하고, 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)는 두께 t2보다 큰 두께 T2를 갖는 제 2 플랜지 확장부 (142)를 포함한다.
이 예에서, 제 1 플랜지 확장부 (122)는 그 두께 T1를 통과하여 제 1 개구 (125)를 갖고, 제 2 플랜지 확장부 (142)는 그 두께 T4를 통과하여 제 2 개구 (145)를 갖는다. 이 예에서, 제 1 개구 (125) 및 제 2 개구 (145)는 정합(registry)되어서 페그 축 PA에 대해 동일 정렬된다. 이 예에서, 페그 축 PA은 종축 LA 및 횡축 TA에 직교한다. 그러나, 이 예의 대안 변형예에서, 제 1 플랜지 확장부 (122) 또는 제 2 플랜지 확장부 (142) 중 하나 또는 다른 하나만이 개별 제 1 개구 (125) 또는 제 2 개구 (155)를 갖거나, 또는 제 1 개구 (125) 및 제 2 개구 (155)가 정합되지 않고, 즉, 임의의 축에 대하여 동일 정렬되지 않는다.
도 3을 참조하여, 특히 본 개시 주제의 제 2 양태와 관련하여 이하에서 더 명확해 지겠지만, 제 1 개구 (125) 및 제 2 개구 (155) 각각은 횡방향 치수 DT보다 큰 종축 LA를 따라 종방향 치수 DL을 갖는 개구 프로파일(opening profiler) (105)을 갖도록 형성된다. 개구 프로파일 (105)은 예를 들어, 편평한 측벽 (102)에 의해 이격된 반 원통형 벽으로 형성된 둥근 단부 벽 (103, 104)을 포함한다. 이 예에서, 개구 프로파일 (105)은 개별 두께 T1 또는 T2의 깊이를 따라 크기 및 형상이 균일하다. 이 예의 대안 변형예에서, 개구 프로파일 (105)은 각각의 두께 T1 또는 T2의 깊이를 따라 크기 및/또는 형상이 불균일하다 - 예를 들어, 개구 프로파일 (105)은 균일한 형상을 갖지만 기하학적 중심 CG를 향한 각각의 두께 T1 또는 T2의 깊이를 따라 감소하는 크기를 갖는다.
이 예의 대안 변형예에서, 개구 프로파일 (105)은 임의의 다른 적절한 형상, 예를 들어, 타원형 또는 초 타원형을 가질 수 있으며, 여기서 각각의 장축은 종축 LA를 따른다.
이들 및 다른 예에서, 개구 프로파일 (105)은 각각의 제 1 개구 (125) 및 제 2 개구 (155)를 통해 하중이 전달되는 방향으로 더 긴 치수 (종방향 치수 DL)를 갖는다. 여기에서 더 명확해질 것 처럼, 이러한 하중은 일반적으로 종축 LA와 정렬된 전단 하중(shear load)을 포함할 수 있다.
다시 도 2를 참조하여, 구조 부재 (100)는 제 1 개구 (125) 및/또는 제 2 개구 (155)에 추가로 또는 그 대신에 그 두께 t3을 통과하여 적어도 하나의 웹 개구 (165) (예를 들어, 종축 PA를 따라 이격된 2 이상의 웹 개구 (165))를 가질 수 있다. 각각의 웹 개구 (165)는 필요한 부분만 약간 수정하고(mutatis mutandis) 제 1 개구 (125) 및/또는 제 2 개구 (155)와 유사할 수 있다.
따라서, 웹 개구 (165)는 필요한 부분만 약간 수정하고 개구 프로파일 (105)과 유사한 개구 프로파일 (106)을 갖도록 형성된다. 개구 프로파일 (106)은 횡방향 치수 WDT보다 큰 페그 축 PA을 따라 종방향 치수 WDL를 갖는다. 개구 프로파일 (106)은 예를 들어, 편평한 측벽에 의해 이격된 반 원통형 벽으로 형성된 둥근 단부 벽을 포함한다. 이 예에서, 개구 프로파일 (106)은 웹 두께 t3의 깊이를 따라 크기 및 형상이 균일하다. 이 예의 대안 변형예에서, 개구 프로파일 (106)은 웹 두께 t3의 깊이를 따라 크기 및/또는 형상이 불균일하다 - 예를 들어, 개구 프로파일 (106)은 균일한 형상을 갖지만 기하학적 중심 CG쪽으로 또는 멀어지는 웹 두께 t3의 깊이를 따라 감소하는 크기를 갖는다.
이 예 및 다른 예에서, 개구 프로파일 (106)은 각각의 웹 개구 (165)를 통해 하중이 전달되는 방향으로 더 긴 치수 (종방향 치수 WDL)를 갖는다. 여기에서 더 명확해질 것 처럼, 이러한 하중은 일반적으로 페그 축 PA와 정렬된 전단 하중을 포함할 수 있다.
제 1 플랜지 엘리먼트 (120)는 제 1 복합 재료 CM1로 제조되고, 웹 엘리먼트 (130)는 제 2 복합 재료 CM2로 제조되고, 제 1 코너 엘리먼트 (135)는 제 3 복합 재료 CM3로 제조된다.
유사하게, 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)는 제 4 복합 재료 CM4로 제조되고, 제 2 코너 엘리먼트 (145)는 제 5 복합 재료 CM5로 제조된다.
도 4 (a) 및 4 (b)를 참조하여,이 예에서, 제 3 복합 재료 CM3는 매트릭스 M3에 매립된(embedded) 제 1 복수의 제 1 섬유 F31 및 제 2 복수의 제 2 섬유 F32로 제조되고, 제 2 섬유 F32는 제 1 섬유 F31에 대해 비 평행한 방위에 있다. 예를 들어, 이러한 매트릭스는 예를 들어 에폭시 수지, 또는 임의의 다른 적합한 수지 매트릭스, 열가소성 수지 또는 다른 열경화성 수지와 같은 경화성 재료일 수 있다. 예를 들어, 제 1 섬유 F31 및/또는 제 2 섬유 F32는 탄소 섬유 또는 흑연 섬유이다.
이 예에서, 특히 도 4 (c)를 참조하여, 제 1 코너 엘리먼트 (135)에서 제 2 섬유 F32는 종축 LA에 대해 명목상 직교하는 방향으로 배향된다. 즉, 제 2 섬유 F32는 종축 LA에 대해 직교하여 배향되거나, 종축 LA에 대해 각도 θ로 정렬될 수 있다. 이 예에서 각도 θ은 90° 내지 90° ± 3° 범위에 있다. 이 예제의 대안 변형예에서, 각도 θ은 90°에서 90° ± 5°; 90° ± 10°; 90° ± 15° 중 하나의 범위에 있을 수 있다.
적어도 이 예에서, 특히 도 4 (a)를 참조하여, 제 1 섬유 F31는 제 2 섬유 (F32)에 대해 직교하여 배향된다. 따라서, 제 2 섬유 F32의 일부 또는 부분은 횡축 TA에 명목상 평행하게 배향되고, 제 2 섬유 F32의 일부 또는 부분은 페그 축 PA에 명목상 평행하게 배향된다. 이 예의 대안 변형예에서, 제 1 섬유 F31는 제 2 섬유 F32에 대해 임의의 적절한 0이 아닌 방위로 배향된다.
제 1 코너 엘리먼트 (135)는 다층 섬유 강화 방식으로 형성될 수 있으며, 여기서, 다층 ML3이 함께 라미네이팅되고, 이러한 각각의 층은 종축 LA에 대한 원하는 방위로 매트릭스 M3에 매립된 제 1 섬유 F31 및 제 2 섬유 F32를 포함한다.
이론에 구속되지 않고, 본 발명자들은 매트릭스에 매립된 제 1 섬유 F31 및/또는 제 2 섬유 F32의 상기의 배열을 제공함으로써, 특히, 제 2 섬유 F32는 종축 LA에 명목상 직교하고 또한 비교적 작은 코너 반경 R1을 제공함으로써, 종축 LA에 대해 비교적 큰 예각, 예를 들어, 40° 또는 45°로 배향된 섬유를 갖는 것과 비교하여 전단 하중에 저항하는 제 1 코너 엘리먼트 (135)의 능력을 증가시키고 제 1 코너 엘리먼트 (135)를 덜 뻣뻣하게(stiff) 만들어서 그에 상응하여 복합 구조 부재 (100)에 인가되는 큰 하중에 응답하여 웹 엘리먼트 (130)가 제 1 플랜지 엘리먼트 (120)로부터 찢어질 위험을 감소시키는 것을 고려했다.
제 2 코너 엘리먼트 (145)는 필요한 부분만 약간 수정하고 제 1 코너 엘리먼트 (135)에 대해 본 출원에 개시된 것과 유사한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 5 복합 재료 CM5는 필요한 부분만 약간 수정하고 제 3 복합 재료 CM3와 유사하거나 동일할 수 있다.
따라서, 그리고 도 5 (a) 및 5 (b)를 참조하여, 이 예에서, 제 5 복합 재료 CM5는 매트릭스 M5에 매립된 대응하는 제 1 복수의 대응하는 제 1 섬유 F51 및 대응하는 제 2 복수의 대응하는 제 2 섬유 F52로 제조되고, 제 2 섬유 F52는 제 1 섬유 F51에 대해 평행하지 않은 방위이다. 제 1 섬유 F51, 제 2 섬유 F52 및 매트릭스 M5는 필요한 부분만 약간 수정하고 예를 들어, 제 3 복합 재료 CM3, 특히 제 1 섬유 F31, 제 2 섬유 F32 및 매트릭스 M3에 관하여 본 출원에 개시된 것과 유사 할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 제 5 복합 재료 CM5를 위한 이러한 매트릭스 M5는 예를 들어, 에폭시 수지 또는 임의의 다른 적합한 수지 매트릭스, 열가소성 수지 또는 다른 열경화성 수지와 같은 경화성 재료일 수 있으며, 예를 들어, 제 1 섬유 F51 및/또는 제 2 섬유 F52는 탄소 섬유 또는 흑연 섬유이다.
이 예에서 그리고 또한 도 5 (c)를 참조하여, 제 2 코너 엘리먼트 (145)에서 대응하는 제 2 섬유 F52는 종축 LA에 대해 명목상 직교하는 방향으로 배향된다. 즉, 대응하는 제 2 섬유 F52는 종축 LA에 대해 수직으로 배향되거나, 종축 LA에 대해 각도 θ로 정렬될 수 있다. 이 예에서 각도 θ은 90° 내지 90° ± 3° 범위에 있다. 이 예제의 대안 변형예에서, 각도 θ은 90°에서 90° ± 5°; 90° ± 10°; 90° ± 15° 중 하나의 범위에 있을 수 있다.
적어도 이 예에서, 대응하는 제 1 섬유 F51는 대응하는 제 2 섬유 F52에 대해 직교하여 배향된다. 따라서, 대응하는 제 2 섬유 F52의 일부 또는 부분은 횡축 TA에 명목상 평행하게 배향되고, 대응하는 제 2 섬유 F52의 일부 또는 부분은 페그 축 PA에 명목상 평행하게 배향된다. 이 예의 대안 변형예에서, 제 1 섬유 F51는 제 2 섬유 F52에 대해 임의의 적절한 0이 아닌 방위로 배향된다.
제 2 코너 엘리먼트 (145)는 다층이 함께 라미네이트되는 다층 섬유 강화 방식으로 형성될 수 있으며, 각각의 이러한 층은 종축 LA에 대하여 원하는 방위에 있는 대응하는 제 1 섬유 F51 및 대응하는 제 2 섬유 F52를 포함한다.
또한 이론에 구속되지 않고, 본 발명자들은 매트릭스 M5에 매립된 대응하는 제 1 섬유 F51 및/또는 제 2 섬유 F52의 상기의 배열을 제공함으로써, 특히, 제 2 섬유 F52는 종축 LA에 명목상 직교하고 또한 비교적 작은 코너 반경 R2를 제공함으로써, 종축 LA에 대해 비교적 큰 예각, 예를 들어, 40° 또는 45°로 배향된 섬유를 갖는 것과 비교하여 전단 하중에 저항하는 제 2 코너 엘리먼트 (145)의 능력을 증가시키고 제 2 코너 엘리먼트 (145)를 덜 뻣뻣하게 만들어서 그에 상응하여 복합 구조 부재 (100)에 인가되는 큰 하중에 응답하여 웹 엘리먼트 (130)가 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)로부터 찢어질 위험을 감소시키는 것을 고려했다.
도 6을 참조하여, 이 예에서, 제 1 복합 재료 CM1는 매트릭스 M1에 매립된 대응하는 제 1 복수의 대응하는 제 1 섬유 F11 및 대응하는 제 2 복수의 대응하는 제 2 섬유 F12로 제조되고, 제 2 섬유 F12는 제 1 섬유 F11에 대해 평행하지 않은 방위이다. 제 1 섬유 F11, 제 2 섬유 F12 및 매트릭스 M1는 필요한 부분만 약간 수정하고 예를 들어, 제 3 복합 재료 CM3, 특히 제 1 섬유 F31, 제 2 섬유 F32 및 매트릭스 M3에 관하여 본 출원에 개시된 것과 유사 할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 제 1 복합 재료 CM1를 위한 이러한 매트릭스 M1는 예를 들어, 에폭시 수지 또는 임의의 다른 적합한 수지 매트릭스, 열가소성 수지 또는 다른 열경화성 수지와 같은 경화성 재료일 수 있으며, 예를 들어, 대응하는 제 1 섬유 F11 및/또는 대응하는 제 2 섬유 F12는 탄소 섬유 또는 흑연 섬유이다.
이 예에서, 제 1 플랜지 엘리먼트 (120)에서 대응하는 제 1 섬유 F11는 대응하는 제 2 섬유 F21에 직교하고, 종축 LA에 대해 명목상 90° 방향으로 배향된다. 이 예 및 다른 예의 대안 변형예에서, 대응하는 제 1 섬유 F11 및 대응하는 제 2 섬유 F12는 서로에 및/또는 종축 LA에 대해 상이한 방위를 가질 수 있다.
제 1 플랜지 엘리먼트 (120)는 다층 섬유 강화 방식으로 형성될 수 있으며, 여기서 다층 ML1이 함께 라미네이트되고, 각각의 이러한 층은 종축 LA에 대하여 원하는 방위에 있는 대응하는 제 1 섬유 F11 및 대응하는 제 2 섬유 F12를 포함한다는 것에 유의해야 한다.
옵션으로, 층 ML1 중 일부는 제 1 코너 엘리먼트 (135)의 대응하는 제 1 섬유 F31 및 대응하는 제 2 섬유 F32와 유사한 방식으로 배열된 대응하는 제 1 섬유 F11 및 대응하는 제 2 섬유 F12의 방위를 가질 수 있고, 따라서 층 ML1의 적어도 일부는 대응하는 층 ML3과 연접하거나 연속적일 수 있다.
제 1 플랜지 확장부 (122)는 최대 두께 T1의 추가 층 ML1을 제공함으로써 형성된다는 것에 유의해야 한다. 또한, 적어도 이 예에서, 이들 추가 층 중 하나 이상의 대응하는 제 1 섬유 F11은 대응하는 제 2 섬유 F21에 직교하고, 종축 LA에 대해 명목상 45° 방향으로 배향된다는 것에 유의해야 한다. 이 예 및 다른 예의 대안 변형예에서, 이들 추가 층들의 대응하는 제 1 섬유 F11 및 대응하는 제 2 섬유 F12는 서로 및/또는 종축 LA에 대해 상이한 방위를 가질 수 있다. 적어도 일부 예에서, 제 1 플랜지 확장부 (122) 내의 제 1 복합 재료 CM1는 준 등방성일 수 있다.
다시 도 6을 참조하여, 이 예에서, 제 2 복합 재료 CM2는 매트릭스 M2에 매립된 대응하는 제 1 복수의 대응하는 제 1 섬유 F21 및 대응하는 제 2 복수의 대응하는 제 2 섬유 F22로 제조되고, 제 2 섬유 F22는 제 1 섬유 F21에 대해 평행하지 않은 방위이다. 제 1 섬유 F21, 제 2 섬유 F22 및 매트릭스 M2는 필요한 부분만 약간 수정하고 예를 들어, 제 3 복합 재료 CM3, 특히 제 1 섬유 F31, 제 2 섬유 F32 및 매트릭스 M3에 관하여 본 출원에 개시된 것과 유사할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 제 2 복합 재료 CM2를 위한 이러한 매트릭스 M2는 예를 들어, 에폭시 수지 또는 임의의 다른 적합한 수지 매트릭스, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지와 같은 경화성 재료일 수 있으며, 예를 들어, 대응하는 제 1 섬유 F21 및/또는 대응하는 제 2 섬유 F22는 탄소 섬유 또는 흑연 섬유이다.
이 예에서, 웹 엘리먼트 (130)에서, 대응하는 제 1 섬유 F21는 대응하는 제 2 섬유 F22에 직교하고, 종축 LA에 대해 명목상 45° 방향으로 배향된다. 이 예 및 다른 예의 대안 변형예에서, 대응하는 제 1 섬유 F21 및 대응하는 제 2 섬유 F22는 서로에 및/또는 종축 LA에 대해 상이한 방위를 가질 수 있다.
웹 엘리먼트 (130)는 다층 섬유 강화 방식으로 형성될 수 있으며, 여기서 다층 ML2가 함께 라미네이트되고, 각각의 이러한 층은 종축 LA에 대하여 원하는 방위에 있는 대응하는 제 1 섬유 F21 및 대응하는 제 2 섬유 F22를 포함한다는 것에 유의해야 한다.
옵션으로, 웹 엘리먼트(130)의 층 ML2 중 일부는 제 1 코너 엘리먼트 (135)의 대응하는 제 1 섬유 F31 및 대응하는 제 2 섬유 F32 및/또는 제 2 코너 엘리먼트 (145)의 대응하는 제 1 섬유 F51 및 대응하는 제 2 섬유 F52 와 유사한 방식으로 배열된 대응하는 제 1 섬유 F21 및 대응하는 제 2 섬유 F22의 방위를 가질 수 있고, 따라서 층 ML2의 적어도 일부는 대응하는 층 ML3 및/또는 대응하는 층 ML5와 연접하거나 연속적일 수 있다.
다시 도 6을 참조하여, 이 예에서, 제 4 복합 재료 CM4는 매트릭스 M4에 매립된 대응하는 제 1 복수의 대응하는 제 1 섬유 F41 및 대응하는 제 2 복수의 대응하는 제 2 섬유 F42로 제조되고, 제 2 섬유 F42는 제 1 섬유 F41에 대해 평행하지 않은 방위이다. 제 1 섬유 F41, 제 2 섬유 F42 및 매트릭스 M4는 필요한 부분만 약간 수정하고 예를 들어, 제 3 복합 재료 CM3, 특히 제 1 섬유 F31, 제 2 섬유 F32 및 매트릭스 M3에 관하여 본 출원에 개시된 것과 유사할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 제 4 복합 재료 CM4를 위한 이러한 매트릭스 M4는 예를 들어, 에폭시 수지 또는 임의의 다른 적합한 수지 매트릭스, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지와 같은 경화성 재료일 수 있으며, 예를 들어, 대응하는 제 1 섬유 F41 및/또는 대응하는 제 2 섬유 F42는 탄소 섬유 또는 흑연 섬유이다.
이 예에서, 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)에서 대응하는 제 1 섬유 F41는 대응하는 제 2 섬유에 직교하고, 종축 LA에 대해 명목상 90° 방향으로 배향된다. 이 예 및 다른 예의 대안 변형예에서, 대응하는 제 1 섬유 F41 및 대응하는 제 2 섬유 F42는 서로에 및/또는 종축 LA에 대해 상이한 방위를 가질 수 있다.
제 2 플랜지 엘리먼트 (140)는 다층 섬유 강화 방식으로 형성될 수 있으며, 여기서 다층 ML4가 함께 라미네이트되고, 각각의 이러한 층은 종축 LA에 대하여 원하는 방위에 있는 대응하는 제 1 섬유 F41 및 대응하는 제 2 섬유 F42를 포함한다는 것에 유의해야 한다.
옵션으로, 층 ML4 중 일부는 제 2 코너 엘리먼트 (145)의 대응하는 제 1 섬유 F51 및 대응하는 제 2 섬유 F52와 유사한 방식으로 배열된 대응하는 제 1 섬유 F41 및 대응하는 제 2 섬유 F42의 방위를 가질 수 있고, 따라서 층 ML4의 적어도 일부는 대응하는 층 ML5과 연접하거나 연속적일 수 있다.
제 2 플랜지 확장부 (142)는 최대 두께 T2의 추가 층 ML4를 제공함으로써 형성된다는 것에 유의해야 한다. 또한, 적어도 이 예에서, 이들 추가 층 중 하나 이상의 대응하는 제 1 섬유 F41은 대응하는 제 2 섬유 F41에 직교하고, 종축 LA에 대해 명목상 45° 방향으로 배향된다는 것에 유의해야 한다. 이 예 및 다른 예의 대안 변형예에서, 이들 추가 층들의 대응하는 제 1 섬유 F41 및 대응하는 제 2 섬유 F42는 서로에 및/또는 종축 LA에 대해 상이한 방위를 가질 수 있다. 적어도 일부 예에서, 제 2 플랜지 확장부 (142) 내의 제 4 복합 재료 CM4는 준 등방성일 수 있다.
복합 구조 엘리먼트 (100)는 예를 들어 다음과 같이 제조될 수 있다. 예를 들어, 제 1 플랜지 부분 (120), 제 1 코너 엘리먼트 (135), 웹 엘리먼트 (130), 제 2 코너 엘리먼트 (145) 및 제 2 플랜지 엘리먼트(140)에 대해 상기에서 개시된 바와 같이, 서로 위에 섬유의 다층을 놓음으로써 적절한 프리폼(preform) 구조가 형성될 수 있고, 오버레이된(overlaid) 층이 필요한 단면 CCS를 형성하고, 프로폼은 적절한 수지, 예를 들어, 열경화성 수지로 함침된다.
도 7은 도 1 내지 6의 복합 구조 엘리먼트의 대안 변형예를 도시한다. 도 7의 예에서, 도면 번호 100A로 지정된 복합 구조 엘리먼트는 L 자형 횡단면 LCS를 갖는다. 복합 구조 엘리먼트 (100A)는 필요한 부분만 약간 수정하고 복합 구조 엘리먼트 (100)와 유사하고, 따라서 복합 구조 엘리먼트 (100)의 대응하는 컴포넌트 (즉, 대응하는 제 1 플랜지 엘리먼트 (120) (확장부 (124) 포함), 대응하는 웹 엘리먼트 (130) 및 대응하는 제 1 코너 엘리먼트 (135))에 대해 본 출원에 개시된 것과 유사한 방식으로, 제 1 플랜지 엘리먼트 (120) (확장부 (124) 포함), 웹 엘리먼트 (130) 및 제 1 코너 엘리먼트 (135)를 포함하지만, 그러나 필요한 부분만 약간 수정하고 복합 구조 엘리먼트 (100)의 제 2 코너 엘리먼트 (145) 및 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)는 생략된다.
도 8은 도 1 내지 6의 복합 구조 엘리먼트의 다른 대안 변형예를 도시한다. 도 8의 예에서, 도면 번호 100B로 지정된 복합 구조 엘리먼트는 I 자형 횡단면 ICS를 갖는다. 복합 구조 엘리먼트 (100B)는 필요한 부분만 약간 수정하고 복합 구조 엘리먼트 (100)와 유사하고, 따라서 본 출원에서 복합 구조 엘리먼트 (100B') 및 복합 구조 엘리먼트 (100B'')로 지정된 2 개의 이러한 복합 구조 엘리먼트 (100)를 포함한다. 복합 구조 엘리먼트 (100B') 및 복합 구조 엘리먼트 (100B'')의 각각은 필요한 부분만 약간 수정하고 도 1 내지 6의 복합 구조 엘리먼트 (100)의 대응하는 컴포넌트에 대해 본 출원에 개시된 것과 유사한 방식으로, 대응하는 제 1 플랜지 엘리먼트 (120) (확장부 (124) 포함), 대응하는 웹 엘리먼트 (130), 대응하는 제 1 코너 엘리먼트 (135), 대응하는 제 2 코너 엘리먼트 (145) 및 대응하는 제 2 플랜지 엘리먼트 (140) 및 확장부 (144)를 갖는다. 도 8의 예에서, 복합 구조 엘리먼트 (100B') 및 복합 구조 엘리먼트 (100B'')는 함께 접합되거나 대응하는 웹 엘리먼트 (130)에서 백 투 백(back-to-back) 구성으로 일체로 형성된다. 제 1 삼각형 플러그 (111)는 적합한 복합 재료 또는 매트릭스 재료로 제조된 복합 구조 엘리먼트 (100B')와 복합 구조 엘리먼트 (100B'') 의 대응하는 제 1 코너 엘리먼트 (135) 사이에 제공된다. 제 2 삼각형 플러그 (112)는 적합한 복합 재료 또는 매트릭스 재료로 제조된 복합 구조 엘리먼트 (100B')와 복합 구조 엘리먼트 (100B'') 의 대응하는 제 2 코너 엘리먼트 (145) 사이에 제공된다.
도 9는 도 1 내지 6의 복합 구조 엘리먼트의 다른 대안 변형예를 도시한다. 도 9의 예에서, 도면 번호 100C로 지정된 복합 구조 엘리먼트는 박스 형상 횡단면 BCS를 갖는다. 복합 구조 엘리먼트 (100C)는 필요한 부분만 약간 수정하고 복합 구조 엘리먼트 (100)와 유사하고, 본 출원에서 복합 구조 엘리먼트 (100C') 및 복합 구조 엘리먼트 (100C'')로 지정된 2 개의 이러한 복합 구조 엘리먼트 (100)를 포함한다. 복합 구조 엘리먼트 (100C') 및 복합 구조 엘리먼트 (100C'')의 각각은 필요한 부분만 약간 수정하고 도 1 내지 6의 복합 구조 엘리먼트 (100)의 대응하는 컴포넌트에 대해 본 출원에 개시된 것과 유사한 방식으로, 대응하는 제 1 플랜지 엘리먼트 (120) (확장부 (124) 포함), 대응하는 웹 엘리먼트 (130), 대응하는 제 1 코너 엘리먼트 (135), 대응하는 제 2 코너 엘리먼트 (145) 및 대응하는 제 2 플랜지 엘리먼트 (140) 및 확장부 (144)를 갖는다. 도 9의 예에서, 복합 구조 엘리먼트 (100C') 및 복합 구조 엘리먼트 (100B'')는 대응하는 제 1 플랜지 엘리먼트 (120)의 대응하는 종방향 에지 (가상 선 (118))에서, 그리고 대응하는 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)의 대응하는 종방향 에지 (가상 선 (119))에서 백 투 백 구성으로 함께 접합되거나 일체로 형성된다.
도 7 내지도 9에 도시된 복합 구조 부재 각각은 필요한 부분만 약간 수정하고 도 1 내지 6의 복합 구조 부재 (100)에 관하여 본 출원에 개시된 하나 이상의 개구 (125) 및/또는 하나 이상의 개구 (155) 및/또는 하나 이상의 웹 개구 (165)에 대응하는 하나 이상의 개구를 가질 수 있다.
도 10을 참조하여, 본 개시된 주제의 제 2 양태에 따른 복합 구조 부재의 제 1 예는 전체가 (200)으로 지정되고 구조 페그(structural peg)의 형태이다.
이 예에서, 복합 구조 부재 (100)는 z-축을 따라 연장되고, z-축에 직교하는 x-y 평면을 따라 폐쇄된 세장형 단면 형상 XCS를 갖는다.
이 예에서, 복합 구조 부재 (200)는 적어도 복합 구조 부재 (100)와 하중 지지 컨택 상태에 있도록 구성된다. 특히, 복합 구조 부재 (200)는 제 1 개구 (125) 및 제 2 개구 (155) 중 하나 또는 둘 모두에 삽입되어 그것과 하중 지지 컨택을 제공하거나 웹 개구 (106)에 삽입되어 그것과 하중 지지 컨택을 제공하도록 구성된다. 따라서, 적어도 이 예에서, 단면 형상 XCS는 개구 프로파일 (105) 또는 개구 프로파일 (106)에 본질적으로 상보적인 페그 프로파일 (107)을 가지며, 개구(105)의 치수 DL 또는 개구(106)의 치수 WDL에 상응하고 명목상으로 동일한(기계적 허용 오차(tolerance) 고려) 종방향 치수 PDL을 갖는다. 단면 형상 XCS는 또한 개구 (105)의 치수 DT 또는 개구 (106)의 치수 WDT에 상응하고 명목상 동일한 (기계적 허용 오차를 고려) 동일한 횡방향 치수 PDT를 갖는다.
일 예에서, 치수 PDL은 20mm, 치수 PDT는 8mm, 치수 PT는 116mm가 될 수 있다.
따라서, 페그 프로파일 (107)은 예를 들어, 이 예에서 편평하거나 직선인 측벽 (112)에 의해 이격된 반 원통형 벽으로 형성된 둥근 단부 벽 (113, 114)을 포함한다. 이 예의 대안 변형예에서, 측벽 (112)은 비 직선형, 예를 들어, 곡선이다. 이 예에서, 페그 프로파일 (107)은 복합 구조 부재 (200)의 깊이 치수 PT (z-축을 따라)를 따라 크기 및 형상이 균일하다. 이 예의 대안 변형예에서, 페그 프로파일 (107)은 깊이 치수 PT를 따라 크기 및/또는 형상이 불균일하다 - 예를 들어, 페그 프로파일 (107)은 균일한 형상을 갖지만 깊이 치수 PT를 따라 감소하는 크기를 갖는다.
이 예의 대안 변형예에서, 페그 프로파일 (107)은 임의의 다른 적절한 형상, 예를 들어, 타원형 또는 초 타원형을 가질 수 있으며, 여기서 각각의 장축은 종축 LA를 따른다.
이들 및 다른 예에서, 페그 프로파일 (107)은 복합 구조 부재 (200)를 통해 각각의 제 1 개구 (125), 제 2 개구 (155) 또는 웹 개구 (165)로 하중이 전달되는 방향으로 더 긴 치수 (종방향 치수 DL)를 갖는다. 본 명세서에서 더 명확해질 이러한 하중은 예를 들어, 복합 구조 부재 (100)의 종축 LA과 전체적으로 정렬된 전단 하중을 포함할 수 있다.
복합 구조 부재 (200)는 제 6 복합 재료 CM6로 만들어진다. 적어도 이 예에서, 그리고 또한 도 10 (a)를 참조하여, 제 6 복합 재료 CM6는 예를 들어, 필요한 부분만 약간 수정하고 제 3 복합 재료 CM3, 특히 제 1 섬유 F31, 제 2 섬유 F32, 및 매트릭스 M3에 관하여 본 출원에 개시된 바와 같이, 매트릭스 M6에 매립된 대응하는 제 6 복수의 대응하는 제 1 섬유 F61 및 대응하는 제 6 복수의 대응하는 제 2 섬유 F62로 제조된다. 따라서, 예를 들어, 제 6 복합 재료 CM6를 위한 이러한 매트릭스 M6는 예를 들어, 에폭시 수지 또는 임의의 다른 적합한 수지 매트릭스, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지와 같은 경화성 재료일 수 있으며, 예를 들어, 대응하는 제 1 섬유 F61 및/또는 대응하는 제 2 섬유 F62는 탄소 섬유 또는 흑연 섬유이다.
이 예에서, 복합 구조 부재 (200)에서, 대응하는 제 1 섬유 F61는 대응하는 제 2 섬유 F61에 직교하고, z 축에 대해 명목상 45° 방향으로 배향된다. 이 예 및 다른 예의 대안 변형예에서, 대응하는 제 1 섬유 F61 및 대응하는 제 2 섬유 F62는 서로에 및/또는 z-축에 대해 상이한 방위를 가질 수 있다.
복합 구조 부재 (200)는 다층 섬유 강화 방식으로 형성될 수 있으며, 여기서, 다층 ML6 (각각 y-z 평면에 평행한 평면을 따라 연장됨)이 함께 라미네이트되고, 각각의 이러한 층은 z-축에 대해 원하는 방위에 있는 대응하는 제 1 섬유 F61 및 대응하는 제 2 섬유 F62를 포함한다.
적어도 이 예에서, 복합 구조 부재 (200)는 예를 들어 x-축에 평행한 방향을 따라 그를 통과하여 연장되는 하나 이상의 애퍼처(aperture) (201)을 포함할 수 있다. 이 예의 대안 변형예에서, 애퍼처 (들)는 생략될 수 있다.
제 1 예에서, 그리고 도 11을 참조하여, 이러한 복합 구조 부재 (200)는 하중 지지 방식(load bearing manner)으로 제 1 구조 지지 엘리먼트 (300)와 제 2 지지 엘리먼트 (400)를 기계적으로 연결하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 지지 엘리먼트 (300)는 예를 들어, UAV에서 사용하기 위한 날개용 스파(spar)로 구성될 수 있는 반면, 제 2 지지 엘리먼트 (400)는 날개 중앙 섹션의 메인 스파로 구성될 수 있다.
예를 들어, 제 1 지지 엘리먼트 (300)는 도 1 내지 6에 예시된 예를 참조하여 본 출원에 개시된 복합 구조 부재 (100)에 대응한다. 따라서, 제 1 지지 엘리먼트 (300)는 확장부 (124) 및 개구 (125)를 갖는 제 1 플랜지 엘리먼트 (120), 웹 엘리먼트 (130) 및 확장부 (144) 및 개구 (155)를 갖는 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)를 포함한다. 계면 부분 (115)의 확장부 (124, 144)는 개별적으로, 확장부 (124, 144)의 마주하는(facing) 표면 (124F 및 144F) 사이의 페그 축 PG을 따라 치수 FD1을 갖는 그 사이의 공간을 정의한다.
예를 들어, 제 2 지지 엘리먼트 (400)는 도 1 내지 6에 예시된 예를 참조하여 본 출원에 개시된 복합 구조 부재 (100)와 유사할 수 있지만, 그러나 본 출원에서 도면 번호 (415)로 지정된 대응하는 계면 부분이 제 1 지지 엘리먼트 (300)의 대응하는 계면 부분 (115)의 확장부 (124, 144) 사이에 정의된 내부 공간 IS 내에 끼워지도록(fit) 수정된다. 따라서, 제 2 지지 엘리먼트 (400)의 개별 제 1 플랜지 엘리먼트 (120) 및 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)는 대응하는 확장부 (425, 445)의 외부 표면 (425F, 445F)이 개별적으로 페그 축 PG를 따라 치수 FD2로 이격되는 수정된 대응 확장부 (425, 445)를 포함한다. 수정된 대응 확장부 (425, 445)는 또한 개구 (125, 155)에 대응하는 개별 개구 (425, 445)를 포함한다.
치수 FD1 및 FD2는 동일하거나 치수 FD2가 치수 FD1보다 약간 작을 수 있어서 계면 부분 (115)에 대한 계면 부분 (415)의 타이트한 끼움(tight fit)을 보장한다.
플러그 부재 (450)는 치수 FD2에서 이격된 수정된 대응 확장부(425, 445)를 유지하기 위해 수정된 대응 확장부 (425, 445)의 내부 마주하는 겉면(facing face) 사이에 옵션으로 제공될 수 있다. 플러그 부재 (450)는 임의의 적합한 재료, 예를 들어, 플라스틱 재료 또는 다른 중합체 재료, 또는 다른 비금속 재료, 특히 해양 환경에 노출될 때 비 부식성 재료로 제조될 수 있다. 플러그 부재 (450)는 개구 (425, 445)와 정합되어 채널 CH를 포함한다.
따라서, 제 1 구조 지지 엘리먼트 (300)는 먼저 계면 부분 (415)을 계면 부분 (115)에 삽입함으로써 하중 지지 방식으로 제 2 지지 엘리먼트 (400)에 연결될 수 있어서, 확장부 (124, 144)의 표면 (124F 및 144F)가 각각 대응하는 확장부 (425, 445)의 외부 표면 (425F, 445F)과 인접하고 하중 지지 컨택한다. 그런 다음, 본 개시된 주제의 제 2 양태에 따른 복합 구조 부재 (200)는 동축으로 정렬된 개구 (125, 425), 채널 CH 및 개구 (445, 155)에 직렬로 삽입된다.
또한, 도 10을 참조하여, 복합 구조 부재 (200)의 제 1 부분 TP1이 개구 (125, 425)를 통해 제 1 구조 지지 엘리먼트 (300) 및 제 2 지지 엘리먼트 (400)의 제 1 플랜지 엘리먼트 (120) 와 하중 지지 컨택 상태에 있음에 유의해야 한다. 또한, 복합 구조 부재 (200)의 제 2 부분 TP2은 개구 (155, 445)를 통해 제 1 구조 지지 엘리먼트 (300) 및 제 2 지지 엘리먼트 (400)의 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)와 하중 지지 컨택 상태에 있음을 유의해야 한다.
도 12는 도 11의 예와 관련하여 예측된 응력 및 다른 기계적 파라미터에 대한 다수의 계산 예제를 제공한다.
이 예의 대안 변형예에서, 제 1 지지 엘리먼트 (300)는 도 7 내지 9에 예시된 예제들 또는 대안 변형예를 참조하여 본 출원에 개시된 복합 구조 부재 (100)에 대신 대응될 수 있다; 그러한 경우에, 대응하는 제 2 지지 엘리먼트 (400)는 도 1 내지 6에 예시된 예를 참조하여 본 출원에 개시된 복합 구조 부재 (100)와 여전히 유사할 수 있다; 그러나, 예를 들어, 필요한 부분만 약간 수정하고 도 10 내지 12에 예시된 예제에 대해 본 출원에 개시된 것과 유사한 방식으로 제 1 지지 엘리먼트 (300)의 계면 부분과의 하중 지지 컨택에 끼워질 수 있는 상응하게 수정된 계면 부분.
제 2 예에서, 그리고 도 13을 참조하여, 이러한 복합 구조 부재 (200)는 하중 지지 방식으로 제 1 구조 지지 엘리먼트 (800)와 제 2 지지 엘리먼트 (700)를 기계적으로 연결하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 지지 엘리먼트 (800)는 예를 들어, UAV에서 사용하기 위한 날개용 스파로 구성될 수 있는 반면, 제 2 지지 엘리먼트 (700)는 날개 스파에 연결하는 데 바람직한 동체 프레임의 형태로 된다. 제 1 예에서와 같이, 제 1 지지 엘리먼트 (800)는 도 1 내지 6에 예시된 예를 참조하여 본 출원에 개시된 복합 구조 부재 (100)에 대응한다. 따라서, 제 1 지지 엘리먼트 (800)는 제 1 플랜지 엘리먼트 (120), 웹 엘리먼트 (130) 및 제 2 플랜지 엘리먼트 (140)를 포함하고, 웹 부재 (130)에 웹 개구 (165)를 포함한다.
또한, 도 14를 참조하여, 제 2 예에서, 제 2 지지 엘리먼트 (700)는 제 1 구조 엘리먼트 (800)의 웹 개구 (165)에 대응하는 개구 (768)를 갖는 동체 프레임의 형태이다. 예를 들어, 제 2 지지 엘리먼트 (700)는 또한 복합재 또는 기타 비금속 재료, 특히, 해양 환경에 노출될 때 비 부식성인 재료로 만들어진다.
이 예에서, 제 1 구조 지지 엘리먼트 (800)는 웹 개구 (165)를 프레임 개구 (765)와 정렬함으로써 하중 지지 방식으로 제 2 지지 엘리먼트 (700)에 연결될 수 있으며,그런 다음, 본 개시된 주제의 제 2 양태에 따른 하나 이상의 복합 구조 부재 (200)가 대응하는 동축 정렬 개구 (165 및 765)에 삽입되고 기하학적으로 제 위치에 고정된다.
이 예에서, 각각의 복합 구조 부재 (200)의 적어도 일부는 대응하는 정렬된 개구 (165, 765)를 통해 제 1 구조 지지 엘리먼트 (800) 및 제 2 지지 엘리먼트 (400)의 웹 엘리먼트 (130)와 하중 지지 컨택 상태에 있다.
이 예의 대안 변형예에서, 제 1 지지 엘리먼트 (800)는 도 7 내지 9에 예시된 예들 또는 대안 변형예 중 임의의 하나를 참조하여 본 출원에 개시된 복합 구조 부재 (100)에 대신 대응할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 그러한 경우에, 하나 이상의 복합 구조 부재 (200)는 예를 들어, 필요한 부분만 약간 수정하고 도 10 내지 12에 예시된 예에 대하여 본 출원에 개시된 것과 유사한 방식으로 제 1 지지 엘리먼트 (800)에 제공된 대응하는 하나 이상의 웹 개구를 통해 제 2 지지 엘리먼트 (700)에 대해 대응하는 제 1 지지 엘리먼트 (800)를 연결한다.
마지막으로, 첨부된 청구 범위 전체에 사용된 "포함하는" 이라는 단어는 "포함하지만 이에 한정되지 않는"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다는 점에 유의해야 한다.
본 개시된 주제에 따른 도시된 및 개시된 예가 있지만, 청구 범위에 기재된 본 개시된 주제의 범위를 벗어나지 않고 많은 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (31)

  1. 복합 구조 부재(composite structural member)에 있어서,
    제 1 복합 재료(composite material)로 만들어진 적어도 하나의 제 1 플랜지 엘리먼트(flange element);
    제 2 복합 재료로 만들어진 적어도 하나의 제 1 웹 엘리먼트(web element);를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 제 1 웹 엘리먼트는 제 3 복합 재료로 만들어진 제 1 코너 엘리먼트를 통해 대응하는 상호(mutual) 제 1 에지를 따라 동일 평면이 아닌 방식으로 적어도 하나의 상기 제 1 플랜지 엘리먼트에 연결되고, 상기 상호 제 1 에지는 제 1 방향을 따라 연장되고;
    상기 제 3 복합 재료는 대응하는 제 3 복합 재료 매트릭스에 매립된(embedded) 대응하는 제 1 복수의 제 3 복합 재료 제 1 섬유 및 상기 제 3 복합 재료 제 1 섬유에 대해 비 평행 방위에 있는 대응하는 제 2 복수의 제 3 복합 재료 제 2 섬유를 포함하고, 상기 제 3 복합 재료 제 1 섬유는 상기 상호 제 1 에지 또는 상기 제 1 방향에 명목상 직교하는, 복합 구조 부재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 복합 재료는 대응하는 제 1 복합 재료 매트릭스에 매립된 대응하는 제 1 복수의 제 1 복합 재료 제 1 섬유 및 상기 제 1 복합 재료 제 1 섬유에 대해 비 평행 방위에 있는 대응하는 제 2 복수의 제 1 복합 재료 제 2 섬유를 포함하고, 상기 제 1 복합 재료 제 1 섬유는 상기 상호 제 1 에지 또는 상기 제 1 방향에 명목상 직교하는, 복합 구조 부재.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 복합 재료는 대응하는 제 2 복합 재료 매트릭스에 매립된 대응하는 제 1 복수의 제 2 복합 재료 제 1 섬유 및 상기 제 2 복합 재료 제 1 섬유에 대해 비 평행 방위에 있는 대응하는 제 2 복수의 제 2 복합 재료 제 2 섬유를 포함하고, 상기 제 2 복합 재료 제 1 섬유는 상기 상호 제 1 에지 또는 상기 제 1 방향에 명목상 45°로 배향되는, 복합 구조 부재.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 계면 부분(interface portion)을 포함하고, 상기 계면 부분의 상기 제 1 플랜지 엘리먼트는 상기 제 1 플랜지 엘리먼트의 다른 부분보다 더 큰 두께를 갖는 제 1 확장부(enlarged portion)를 포함하는, 복합 구조 부재.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 확장부에 제공된 적어도 하나의 제 1 개구를 포함하는, 복합 구조 부재.
  6. 제 5 항에 있어서, 각각의 상기 제 1 개구는 폭 방향보다 큰 길이 치수를 갖는, 복합 구조 부재.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 코너 엘리먼트는 제 1 두께 및 제 1 내부 반경을 가지며, 상기 제 1 내부 반경은 상기 제 1 두께의 3 배 이하인, 복합 구조 부재.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 내부 반경은 상기 제 1 두께의 2 배 이하인, 복합 구조 부재.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 내부 반경은 상기 제 1 두께보다 작거나 같은, 복합 구조 부재.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, L 자형 횡단면을 갖는 상기 복합 구조 엘리먼트를 제공하기 위해 상기 대응하는 상호 제 1 에지를 따라 동일 평면이 아닌 방식으로 하나의 상기 플랜지 엘리먼트에 연결된 하나의 상기 웹 엘리먼트를 포함하는, 복합 구조 부재.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 4 복합 재료로 만들어진 적어도 하나의 제 2 플랜지 엘리먼트;를 더 포함하되,
    상기 적어도 하나의 웹 엘리먼트는 제 5 복합 재료로 만들어진 제 2 코너 엘리먼트를 통해 대응하는 상호 제 2 에지를 따라 동일 평면이 아닌 방식으로 적어도 하나의 상기 제 2 플랜지 엘리먼트에 연결되고, 상기 상호 제 2 에지는 제 2 방향을 따라 연장되고;
    상기 제 5 복합 재료는 대응하는 제 5 복합 재료 매트릭스에 매립된 대응하는 제 1 복수의 제 5 복합 재료 제 1 섬유 및 상기 제 5 복합 재료 제 1 섬유에 대해 비 평행 방위에 있는 대응하는 제 2 복수의 제 5 복합 재료 제 2 섬유를 포함하고, 상기 제 5 복합 재료 제 1 섬유는 상기 상호 제 2 에지 또는 상기 제 2 방향에 명목상 직교하는, 복합 구조 부재.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 4 복합 재료는 대응하는 제 4 복합 재료 매트릭스에 매립된 대응하는 제 1 복수의 제 4 복합 재료 제 1 섬유 및 상기 제 4 복합 재료 제 1 섬유에 대해 비 평행 방위에 있는 대응하는 제 2 복수의 제 4 복합 재료 제 2 섬유를 포함하고, 상기 제 4 복합 재료 제 1 섬유는 상기 상호 제 2 에지 또는 상기 제 2 방향에 명목상 직교하는, 복합 구조 부재.
  13. 제 11 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 계면 부분에서 상기 제 2 플랜지 엘리먼트는 상기 제 2 플랜지 엘리먼트의 다른 부분보다 더 큰 상응하는 두께를 갖는 제 2 확장부를 포함하는, 복합 구조 부재.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 확장부에 제공된 적어도 하나의 제 2 개구를 포함하는, 복합 구조 부재.
  15. 제 14 항에 있어서, 각각의 상기 제 2 개구는 폭 방향보다 더 큰 길이 치수를 갖는, 복합 구조 부재.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 코너 엘리먼트는 제 2 두께 및 제 2 내부 반경을 가지며, 상기 제 2 내부 반경은 상기 제 2 두께의 3 배 이하인, 복합 구조 부재.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 제 2 내부 반경은 상기 제 2 두께의 2 배 이하인, 복합 구조 부재.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 제 2 내부 반경은 상기 제 2 두께보다 작거나 같은, 복합 구조 부재.
  19. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대응하는 상호 제 1 에지를 따라 동일 평면이 아닌 방식으로 하나의 상기 플랜지 엘리먼트에 연결된 하나의 상기 웹 엘리먼트를 포함하고, 상기 웹 엘리먼트는 C 자형 횡단면을 갖는 복합 구조 엘리먼트를 제공하기 위해 상기 대응하는 상호 제 2 에지를 따라 동일 평면이 아닌 방식으로 하나의 상기 제 2 플랜지 엘리먼트에 연결된, 복합 구조 부재.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웹 엘리먼트에 제공된 적어도 하나의 제 3 개구를 포함하는, 복합 구조 부재.
  21. 제 20 항에 있어서, 각각의 상기 제 3 개구는 폭 방향보다 큰 길이 치수를 갖는, 복합 구조 부재.
  22. 길이 치수, 폭 치수 및 깊이 치수를 갖는 복합 구조 부재에 있어서,
    제 1 복합 재료로 만들어진 복수의 층을 포함하는 라미네이트 구조(laminate structure),
    각각의 상기 층은 매트릭스에 매립된 적어도 제 1 복수의 제 1 섬유 및 제 2 복수의 제 2 섬유를 포함하며, 상기 층은 상기 폭 치수에 직교하고;
    상기 길이 치수는 상기 폭 치수보다 더 큰, 복합 구조 부재.
  23. 제 22 항에 있어서, 적어도 하나의 상기 층에 대하여, 대응하는 상기 제 2 섬유가 대응하는 상기 제 1 섬유에 대해 비 평행 방위이고, 상기 제 1 섬유는 상기 깊이 치수에 명목상 45°로 배향되는, 복합 구조 부재.
  24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서, 상기 깊이 치수에 직교하는 횡단면을 갖는, 복합 구조 부재.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 횡단면은 상기 깊이 치수를 따라 균일한, 복합 구조 부재.
  26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 상기 횡단면은 상기 길이 방향에 의해 이격된 2 개의 둥근 단부를 포함하는, 복합 구조 부재.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 횡단면은 타원형 또는 초 타원형(super elliptical)인, 복합 구조 부재.
  28. 제 26 항에 있어서, 상기 둥근 단부는 에지 부분에 의해 함께 접합(join)되는, 복합 구조 부재.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 에지 부분은 직선인, 복합 구조 부재.
  30. 구조 시스템에 있어서,
    제 1 구조 지지 엘리먼트;
    제 2 지지 엘리먼트;
    하중 지지 방식(load bearing manner)으로 상기 제 2 구조 지지 엘리먼트에 대해 상기 제 1 구조 지지 엘리먼트를 기계적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 복합 구조 부재를 포함하되, 상기 복합 구조 부재는 제 22 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 정의된 것에 따르는, 구조 시스템.
  31. 복합 구조 부재를 사용하여 하중 지지 방식으로 제 2 구조 지지 엘리먼트에 대해 제 1 구조 지지 엘리먼트를 기계적으로 연결하는 방법은 제 22 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 정의된 것에 따르는, 방법.
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