RU2411124C2 - Трубчатая структура, способ создания принимающего нужную форму плетения и способ упрочнения тканой структуры - Google Patents

Трубчатая структура, способ создания принимающего нужную форму плетения и способ упрочнения тканой структуры Download PDF

Info

Publication number
RU2411124C2
RU2411124C2 RU2007122796A RU2007122796A RU2411124C2 RU 2411124 C2 RU2411124 C2 RU 2411124C2 RU 2007122796 A RU2007122796 A RU 2007122796A RU 2007122796 A RU2007122796 A RU 2007122796A RU 2411124 C2 RU2411124 C2 RU 2411124C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
longitudinal sections
specified
sections
tubular structure
longitudinal
Prior art date
Application number
RU2007122796A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007122796A (ru
Inventor
Эрон ТОМИК (US)
Эрон ТОМИК
Стив Биддл (US)
Стив Биддл
Original Assignee
Олбэни Энджиниред Композитс, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олбэни Энджиниред Композитс, Инк. filed Critical Олбэни Энджиниред Композитс, Инк.
Publication of RU2007122796A publication Critical patent/RU2007122796A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2411124C2 publication Critical patent/RU2411124C2/ru

Links

Images

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04CBRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
    • D04C1/00Braid or lace, e.g. pillow-lace; Processes for the manufacture thereof
    • D04C1/06Braid or lace serving particular purposes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/22Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure
    • B29C70/222Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure the structure being shaped to form a three dimensional configuration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B29D99/0003Producing profiled members, e.g. beams
    • B29D99/0005Producing noodles, i.e. composite gap fillers, characterised by their construction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/1352Polymer or resin containing [i.e., natural or synthetic]
    • Y10T428/1362Textile, fabric, cloth, or pile containing [e.g., web, net, woven, knitted, mesh, nonwoven, matted, etc.]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/1352Polymer or resin containing [i.e., natural or synthetic]
    • Y10T428/1369Fiber or fibers wound around each other or into a self-sustaining shape [e.g., yarn, braid, fibers shaped around a core, etc.]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/1352Polymer or resin containing [i.e., natural or synthetic]
    • Y10T428/139Open-ended, self-supporting conduit, cylinder, or tube-type article
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/1352Polymer or resin containing [i.e., natural or synthetic]
    • Y10T428/139Open-ended, self-supporting conduit, cylinder, or tube-type article
    • Y10T428/1393Multilayer [continuous layer]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/1352Polymer or resin containing [i.e., natural or synthetic]
    • Y10T428/1397Single layer [continuous layer]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3179Woven fabric is characterized by a particular or differential weave other than fabric in which the strand denier or warp/weft pick count is specified
    • Y10T442/3187Triaxially woven fabric

Abstract

Изобретение относится к текстильной промышленности. Предложенная трубчатая структура содержит продольные участки, расположенные на одной окружности, диагональные участки, соединяющие указанные продольные участки с образованием трубчатой структуры. Причем диаметр продольных участков больше диаметра диагональных участков. Волокна диагональных участков связывают волокна продольных участков вместе с образованием единой структуры, при этом высокий процент волокон продольных участков способен перекатываться друг через друга. Также предложен способ создания принимающего нужную форму плетения. Данный способ включает следующие операции. Рассчитывают периметр и площадь заполняемых зазора или формы. Производят расчет количества держателей плетельной машины, основанный на проведенных расчетах площади и периметра заполняемых зазора или формы. Далее осуществляют расчет диаметра продольного участка, основанный на расчетах периметра и площади заполняемых зазора или формы, и изготавливают принимающее нужную форму плетение, в котором продольные участки образуют оболочку указанного плетения. Данная оболочка удовлетворяет условиям, связанным с указанным периметром и указанной площадью заполняемых зазора или формы при приведении ее в соответствие с указанными зазором или формой. Кроме того, предложен способ упрочнения тканой структуры с использованием раскрытой выше трубчатой структуры, в котором трубчатую структуру вводят и приводят в соответствие с, по меньшей мере, одной поверхностью указанной тканой структуры, а затем эту комбинацию пропитывают смолой. Изобретение обеспечивает повышение качества з�

Description

Область изобретения
Настоящее изобретение относится, в общем случае, к плетеным структурам и, в частности, к принимающим нужную форму плетеным структурам, которые характеризуются наличием продольных участков и диагональных участков, при этом продольные участки имеют больший диаметр, чем диагональные участки. Параметры принимающих нужную форму плетеных структур рассчитываются в соответствии со значениями периметра и площади зазора, который необходимо заполнить.
Предпосылки изобретения
Трансферное формование смолой было известно на протяжении многих десятилетий, и его использование значительно увеличилось в последние годы. Способ обеспечивает экономичное производство композитов высокого качества. Термин «композит» используется для определения класса материалов, в которых связующий материал, например пластмасса (как термореактивная пластмасса, так и термопластик), металл или керамика, армирован усиливающими волокнами в виде заготовки. Композиты имеют преимущество, заключающееся в том, что окончательная конструкция обладает свойствами, которые являются комбинацией свойств материалов, входящих в состав композита (т.е. волокнистых армирующих элементов и связующих материалов).
В соответствии с этим способом пропитывающая смола при низкой текучести и под давлением заливается в закрытую форму, содержащую заготовку из сухих волокон. Сухие волокна, представляющие собой непрерывную плетеную сетку или однонаправленные тканые или вязаные заготовки, находятся в закрытой форме, и пропитывающая смола вводится в форму под внешним давлением или разрежением. Пропитывающая смола отверждается благодаря экзотермическому эффекту или при подведении дополнительного тепла, необходимого для завершения процесса отверждения.
Трансферное формование может использоваться для производства дешевых композиционных деталей, имеющих сложную форму. Эти детали обычно имеют непрерывное волокнистое армирование, а также внутреннюю и внешнюю обводные линии, необходимые для контроля поверхностей. Наличие непрерывных волокнистых армирующих структур в больших конструкциях отличает трансферное формование от других способов жидкой формовки.
В прошлом способ пропитки смолой армирующей структуры в закрытой форме использовался в применениях, подходящих для рынка товаров широкого потребления. Однако в последние годы благодаря разработке высокопрочных полимерных систем и более перспективных систем нагнетания трансферное формование смолой получило новое развитие. Недавние разработки способствовали развитию и использованию трансферного формования для производства высокопрочных композитных конструкций, особенно в аэрокосмической индустрии.
Для аэрокосмической индустрии наиболее заметное преимущество трансферного формования состоит в его способности комбинировать многочисленные компоненты в одну общую структуру. Например, многие традиционные конструкции состоят из множества отдельных деталей, которые комбинируются в блоки, регулировка, соединение, механический крепеж и изоляция которых обычно требуют больших трудовых затрат. Таким образом, из-за суммирования допусков при соединении эти блоки могут сильно изменяться от части к части.
Трансферное формование смолой обеспечивает изготовление гладких поверхностей. Результатом процесса отливки внутри формы являются поверхности, качество изготовления которых сравнимо с качеством поверхностей инструментов. Трансферное формование смолой также позволяет контролировать соотношение между армирующими волокнами и пропиткой в готовом изделии. Наличие этого преимущества позволяет изготовлять высокопрочные и легкие детали.
Однако, когда многочисленные компоненты конструкции, имеющие закругленные края, комбинируются друг с другом, вогнутость краев приводит к образованию зазоров в местах стыковки компонентов. Рассмотрим геометрические конфигурации, показанные на Фиг.1А и 1В, которые представляют из себя часто возникающие поперечные сечения, заполняемые «радиусными заполнителями» в процессе изготовления композитной конструкции. Одним из способов заполнения данного объема является закладка в него отдельных одиночных волокон. Однако этот способ трудоемок и малоэффективен. Альтернативным способом заполнения данного объема является использование плетеного «заполнителя», который объединяет многочисленные одиночные волокна в единое целое. Недостатком этого способа является, то что заполнитель обычно является жестким и трудно приводится в соответствие с изменяющимся поперечным сечением. На специальных плетельных машинах можно изготовить материал, имеющий определенную геометрическую конфигурацию, подходящую для определенного применения. Обычно трубчатые плетения, отчасти, могут приводиться в соответствие с изменяющимися формами, но геометрические ограничения, накладываемые на процесс плетения, сильно усложняют получение как необходимого объема волокна, так и нужного периметра вогнутых или сложных форм, таких как, например, показанных на Фиг.1А и 1В.
Рассмотрим, например, геометрическую конфигурацию, показанную на Фиг.1А, где длины сторон заполняемого вогнутого зазора или области 8 имеют номера позиций 10 и 12, а радиус заполняемого вогнутого зазора или области 8 имеет номер позиции 14. В этом примере предполагается, что длина каждой из сторон 10 и 12 заполняемого вогнутого зазора 8 составляют 0,50 дюйма (1,27 см). Кроме того, предполагается, что радиус 14 вогнутого зазора приблизительно равен 0,50 дюйма (1,27 см). Для того, чтобы работать в качестве наполнителя, соответствующего форме зазора, плетение должно иметь приблизительно ту же самую площадь поперечного сечения (0,054 кв. дюйма (0,348 кв. см)) и тот же периметр (1,785 дюйма (4,534 см)), что и вогнутый зазор 8 на Фиг.1А. На Фиг.2А и 2В показаны два предельных случая, возникающие при попытке изготовления кругового плетения, удовлетворяющего критериям площади и периметра, показанных на Фиг.1А. В случае, показанном на Фиг.2А, где радиус 16 плетения равен 0,284 дюйма (0,721 см), а периметр составляет 1,785 дюйма (4,534 см), площадь жесткого плетения (0,253 кв.дюйма (1,632 кв.см)) оказывается слишком велика. В другом случае, показанном на Фиг.2В, где радиус 16 плетения равен 0,131 дюйма (0,333 см), а площадь составляет 0,054 кв.дюйма (0,348 кв.см), периметр жесткого плетения (0,283 дюйма (0,719 см)) оказывается слишком мал.
В некоторых случаях описанную выше дилемму, возникающую при традиционном плетении, можно избежать путем использования барабанов. Фактически, плетение обладает свойством принимать форму барабанов, имеющих различное поперечное сечение. Однако эта возможность имеет ограничение, состоящее в том, что барабан не может иметь вогнутую геометрическую форму. Таким образом, обычно сначала плетение осуществляется вокруг выпуклой геометрической конфигурации, необходимого периметра, а затем этот периметр после окончания плетения деформируется до необходимой вогнутой формы. Круговое поперечное сечение плетеной трубчатой оболочки вокруг сердцевины 18, имеющей недостаточный размер и идеальный периметр, с внутренним пустым пространством 24 значительных размеров, показано на Фиг.3.
В противоположность жесткому плетению, показанному на Фиг.2А, в котором площадь волоконной области слишком велика, плетение на Фиг.3 имеет жесткую волоконную сердцевину 22, с параметрами, необходимыми для получения требуемого значения площади. Все попытки заполнить пустое пространство 24 между жесткой волоконной сердцевиной 22 и плетеной трубчатой оболочкой 20 с однонаправленными волокнами оказались бесплодны, поскольку сердцевина просто «выпадает» из оболочки.
Патент США №6231941 предлагает радиусный заполнитель или заполнитель зазора, предназначенный для наполнения вогнутых пространств, показанных на Фиг.1А и Фиг.1В. Как показано на чертеже, плетеный рукав окружает некоторое количество однонаправленных жгутов (не закрученных волокон). Сердцевины однонаправленных жгутов могут иметь одинаковые или изменяющиеся вдоль длины сердцевины поперечные сечения, такие, чтобы заполнить определенный зазор. Радиусный заполнитель формируют на барабане, включающем в себя фасонную поверхность, которая в значительной степени имеет форму, показанную на Фиг.1А и 1В. Плетеный рукав плетут вокруг однонаправленных жгутов и пропитывают клеящим веществом. Плетеный рукав с находящимися в нем однонаправленными жгутами располагают на поверхности барабана и помещают в вакуум, созданный в надувной камере. Затем радиусный заполнитель помещают в автоклав и нагревают, а разрежение одновременно создают в надувной камере. Нагрев продолжают до тех пор, пока клеящее вещество на плетеном рукаве предварительно не схватится или наполовину застынет. Поскольку клеящее вещество находится в полузастывшем состоянии, оно действует как связующий компонент, поддерживающий соединение и конфигурацию плетеного рукава, пока не произведена окончательная пропитка армирующей структуры в закрытой форме. Однако этот способ требует специальной конструкции барабана, с помощью которого изготавливается необходимый наполнитель зазора. Данный процесс требует больших временных затрат и является трудоемким и дорогостоящим.
В соответствии с этим существует необходимость создания плетеного наполнителя, который соответствовал бы параметрам зазоров с изменяющимся поперечным сечением и который мог бы быть изготовлен с помощью традиционных способов плетения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является изготовление трубчатой структуры, форма которой соответствует форме вогнутых зазоров или зазоров сложной формы.
Настоящее изобретение направлено на создание трубчатой структуры, которая включает в себя продольные участки, расположенные на одной окружности, и диагональные участки, взаимодействующие с продольными участками и формирующие вместе с ними трубчатую структуру. Продольные участки трубчатой структуры имеют больший диаметр, чем диагональные.
Другой аспект настоящего изобретения касается способа формования принимающего нужную форму плетения. Способ включает в себя расчет периметра и площади зазора, который должен быть заполнен плетением. Далее, опираясь на значения периметра и площади зазора, может быть рассчитано количество держателей плетельной машины и диаметр продольных жгутов кругового сечения. После завершения расчета параметров принимающее нужную форму плетение изготавливают с продольными жгутами, формирующими трубчатую оболочку плетения. Поскольку параметры трубчатой оболочки плетения рассчитаны, опираясь на значения периметра и площади заполняемого зазора, зазор заполняют плетением, после того как форма плетения принимает форму зазора.
Другой аспект настоящего изобретения касается способа упрочнения тканых структур. Способ включает в себя создание трубчатой структуры с продольными участками, расположенными на одной окружности, и с диагональными участками, соединяющими продольные участки в трубчатую структуру. Продольные участки трубчатой структуры имеют больший диаметр, чем диагональные. После изготовления трубчатую структуру вставляют и приводят в соответствие по меньшей мере с одной поверхностью тканой структуры, требующей упрочнения. Наконец, комбинацию тканой структуры и трубчатой структуры пропитывают смолой.
Различные элементы новизны, отличающие изобретение, представлены, в частности, в прилагаемой формуле изобретения, которая является частью этого описания. Для лучшего понимания изобретения, преимуществ, связанных с его использованием, и целей, достигнутых его применением, в тексте приведены ссылки на сопровождающие материалы, в которых предпочтительные варианты выполнения изобретения пояснены прилагаемыми чертежами, на которых соответствующие компоненты имеют одинаковые номера позиций.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Следующее подробное описание, приведенное путем примера, который не ограничивает настоящее изобретение, пояснено чертежами, на которых соответствующие элементы и части имеют одинаковые номера позиций, где:
Фиг.1А изображает вогнутый зазор, предназначенный для заполнения волокнами;
Фиг.1В изображает заполняемый волокнами зазор сложной формы, образованный при стыковке двух изогнутых структур;
Фиг.2А изображает непрерывное круговое плетение с периметром, равным периметру заполняемого зазора, показанного на Фиг.1А;
Фиг.2В изображает непрерывное круговое плетение с площадью, равной площади заполняемого зазора, показанного на Фиг.1А;
Фиг.3 изображает плетеную трубчатую оболочку с жесткой сердцевиной недостаточного размера, которая соответствует площади и периметру заполняемого зазора, показанного на Фиг.1А;
Фиг.4 иллюстрирует один из аспектов настоящего изобретения с продольными участками слишком большого размера;
Фиг.5 изображает принимающее нужную форму плетение в соответствии с одним из вариантов выполнения настоящего изобретения;
Фиг.6 изображает стандартную трехмерную конструкцию, выполненную в соответствии с известным уровнем техники;
Фиг.7 изображает смежные плетеные продольные участки или жгуты в процессе их перекатывания относительно друг друга в соответствии с одним из вариантов выполнения настоящего изобретения; и
Фиг.8 изображает смежные плетеные продольные участки или жгуты в процессе их перекатывания относительно друг друга в соответствии с одним из вариантов выполнения настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ
Как уже было описано выше и показано на Фиг.2А и 2В, создание традиционной плетеной трубчатой структуры, соответствующей как площади, так и периметру вогнутого зазора или зазора сложной формы, показанных на Фиг.1А и 1В, является трудной и почти невыполнимой задачей. Ранее, чтобы достичь соответствия как площади, так и периметру зазора сложной формы, структура 18, состоящая из плетеной трубчатой оболочки 20, окружающей жесткую волоконную сердцевину 22 недостаточного размера, выполнялась в соответствии с Фиг.3. Для того, чтобы соответствовать площади и периметру зазора, показанного на Фиг.1А, радиус 26 плетеной трубчатой оболочки 20 должен составлять 0,284 дюйма (0,721 см), а радиус 28 жесткой волоконной сердцевины 22 должен составлять 0,093 дюйма (0,236 см). Площадь жесткой волоконной сердцевины 22 соответствует площади зазора, изображенного на Фиг.1А, а периметр плетеной трубчатой оболочки 20 соответствует периметру зазора, изображенного на Фиг.1А. Однако, как показано на Фиг.3, между жесткой волоконной сердцевиной 22 и плетеной трубчатой оболочкой 20 имеется пустое пространство 24. Все попытки заполнить пустое пространство 24 между жесткой волоконной сердцевиной 22 и плетеной трубчатой оболочкой 20 с однонаправленными волокнами оказались тщетны, поскольку сердцевина просто «выпадает» из оболочки. Это может привести к расслоению готовой композиционной структуры.
Таким образом, настоящее изобретение относится к трубчатой структуре 32, состоящей из больших, расплетенных продольных жгутов с круговым сечением или участков 30, как показано на Фиг.4. Продольные жгуты 30 выполнены из материала, использующегося для жесткой волоконной сердцевины 22, показанной на Фиг.3. Благодаря перемещению волоконной сердцевины 22 к продольным участкам 30 плетения, показанного на Фиг.4, плетение 32 теперь принимает форму оболочки без сердцевины. Площадь поперечного сечения волокон продольных участков или жгутов 30 соответствует полной площади заполняемого зазора, показанного на Фиг.1А. Кроме того, диаметр продольных участков 30 выбирается так, что периметр плетения может быть точно рассчитан. Радиус 36 плетения 32 составляет 0,284 дюйма (0,721 см). Как показано на Фиг.3, площадь поперечного сечения продольного волокна и периметр принимающего нужную форму плетения 32 на Фиг.4 согласуются с параметрами зазора, показанного на Фиг.1А. Следовательно, принимающее нужную форму плетение может использоваться для заполнения заданного зазора или сложных форм и упрочнения конструкции.
Математические формулы для площади и периметра заполняемого зазора или сложной формы приведены ниже для упрощенного случая продольного жгута, имеющего круговое поперечное сечение:
Figure 00000001
Figure 00000002
где: А - требуемая площадь заполняемого зазора;
Р - требуемый периметр заполняемого зазора;
n - количество держателей (часть плетельной машины, которая проводит группу нитей или единичную нить через плетение в процессе его изготовления) на плетельной машине;
n/2 - количество продольных участков на плетельной машине (стандартные плетельные машины имеют один продольной участок для каждых двух держателей);
d - диаметр продольного жгута.
Для заданных площади и периметра соотношения (1) и (2) определяют размер плетельной машины и продольных жгутов.
Используя пример и подставляя параметры, заданные на Фиг.1А, в формулы (1) и (2), можно рассчитать значения «n/2» и «d», которые в данном случае составляют соответственно 46,3 и 0,0385 дюйма (0,0978 см). Поскольку плетельные машины имеют дискретное число продольных участков, «n/2» принимается равным 48, что соответствует плетельной машине с 96 держателями (стандартный размер). Теперь используя соотношение (2) и уже рассчитанное значение «n/2», равное 48, можно пересчитать «d» 31, который оказывается равным 0,037 дюйма (0,094 см). На Фиг.5 показано продольное поперечное сечение принимающего нужную форму плетения 32 с 96 держателями, рассматриваемого в настоящем примере. Размер продольных жгутов 30 оказывается показателем того, что может быть достигнуто использованием серийно выпускаемых углеродных волокон 12К.
На Фиг.6 показана структура, известная из уровня техники, использующая тот же размер плетельной машины и стандартную трехмерную структуру. Для простоты показано поперечное сечение только продольных жгутов 30. Для того, чтобы освободить пространство для диагональных волокон того же размера, идущих над, под или другим способом вокруг продольных волокон или жгутов 30 на Фиг.6, между продольными жгутами 30 должно быть предусмотрено пространство 38, как показано на чертеже. Вследствие этого для того, чтобы длина окружности плетения имела бы требуемое значение, размер продольных жгутов 30, показанных на Фиг.6, должен быть меньше, чем этот же размер, показанный на Фиг.5. Таким образом, показано, что стандартный плетеный эквивалент принимающего нужную форму плетения не удовлетворяет критерию, согласно которому большинство волокон должны идти в продольном направлении. На Фиг.6 показано поперечное сечение жесткого волокна 22, наличие которого все еще необходимо в сердцевине плетения, чтобы удовлетворить условиям, представленным на Фиг.1А. Как и в случае Фиг.3, видно, что пустое пространство 24, находящееся в данном поперечном сечении, имеет размер, больший чем размер сердцевины. Таким образом, вероятность того, что сердцевина и оболочка будут вести себя как единый компонент, как в случае принимающего нужную форму плетения, мала. Это является проблемой как с точки зрения удобства обработки, так и вероятности расслоения сердцевины и оболочки в готовом композите.
Можно сформировать структуру, подобную структуре, показанной на Фиг.3, используя традиционное трехслойное плетение. Однако уникальность концепции принимающего нужную форму плетения состоит в том, что почти весть необходимый объем волокон выполнен в форме продольных жгутов или волокон. Таким образом, диагональные волокна, за счет которых принимающее нужную форму плетение удерживается вместе, имеют очень маленькое поперечное сечение по сравнению с продольными волокнами. Функция диагональных волокон в данном случае заключается в том, чтобы свободно связывать продольные волокна вместе так, чтобы принимающее нужную форму плетение имело преимущество единой структуры, которая проста в эксплуатации, но в то же время имеет высокий процент продольных волокон, способных перекатываться друг через друга почти свободно, обеспечивая при этом хорошее соответствие поперечному сечению зазора или сложной формы. Таким образом, в одном из вариантов выполнения настоящего изобретения диагональные волокна используются не для усиления принимающего нужную форму плетения, а для связи продольных волокон, пока плетение не вставлено в зазор или сложную форму и полученная структура не пропитана смолой.
В другом варианте выполнения настоящего изобретения плетеные жгуты используются на продольных участках 30 принимающего нужную форму плетения. Рассмотрим, например, два соседних жгута 40, показанных на Фиг.4. Трехмерные плетения традиционно включают в себя единичные или многочисленные концы волокон. Поперечное сечение этих концов волокон часто принимает эллиптическую форму. Форма поперечных сечений трудно предсказуема и контролируема, как показано на Фиг.7. Использование жесткого плетения на продольных участках принимающего нужную форму плетения, как показано на Фиг.8, гарантирует круговую форму поперечного сечения продольных жгутов. Соотношения (1) и (2) гораздо более точны в этом случае, и, таким образом, повышается возможность создания плетения, соответствующего данной комбинации периметра и площади. Кроме того, определяющим свойством принимающего нужную форму плетения является способность продольных участков перекатываться друг через друга, принимая заданную геометрию, как показано на Фиг.7 и 8. Круглая форма сечения плетеных продольных жгутов, показанная на Фиг.8, более удобна, чем овальная форма несплетенных продольных жгутов, показанная на Фиг.7. Это объясняется тем, что овальная форма несплетенных жгутов приводит к возникновению более высоких сил трения при перекате жгутов друг через друга. С продольным волокном, находящимся в плетеной форме, силы трения между отдельными нитями должны быть минимизированы, поскольку продольной участок плетеной конфигурации имеет гораздо меньшее отношение площади поверхности к массе, как показано на Фиг.8.
Концепция использования плетений на продольных участках может быть применена также к материалам, которые подобно плетениям имеют жесткое круглое поперечное сечение. Наиболее очевидной альтернативой являются одноосноориентированные стержни.
Таким образом, было показано, что принимающее нужную форму плетение, в котором волоконная сердцевина перемещена к продольным участкам, может быть создано для удовлетворения условий, связанных как с площадью, так и периметром вогнутого зазора или зазора сложной формы, который должен быть заполнен перед введением его в связующий материал.
Несмотря на то, что предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения и их модификации были подробно описаны, подразумевается, что настоящее изобретение не ограничивается ими и что другие модификации и вариации могут быть осуществлены специалистами в данной области, без отхода от сущности изобретения и не выходя за рамки его правовой охраны, определяемой прилагаемой формулой изобретения.

Claims (9)

1. Трубчатая структура, содержащая продольные участки, расположенные на одной окружности; диагональные участки, соединяющие указанные продольные участки с образованием трубчатой структуры; причем продольные участки имеют больший диаметр, чем диагональные участки, и волокна диагональных участков связывают волокна продольных участков вместе так, что принимающее нужную форму плетение имеет единую структуру, но при этом высокий процент волокон продольных участков способен перекатываться через друг друга.
2. Трубчатая структура по п.1, в которой продольные участки представляют собой несплетенные жгуты.
3. Трубчатая структура по п.1, в которой продольные участки представляют собой плетеные жгуты.
4. Трубчатая структура по п.1, в которой продольные участки представляют собой одноосноориентированные стержни.
5. Способ создания принимающего нужную форму плетения, включающий следующие этапы: расчет периметра заполняемого зазора или заполняемой сложной формы; расчет площади заполняемого зазора или заполняемой сложной формы; расчет количества держателей плетельной машины, основанный на рассчитанных значениях периметра и площади указанных заполняемого зазора или сложной формы; расчет диаметра продольного участка с круговым сечением, основанный на указанных рассчитанных значениях периметра и площади указанных заполняемого зазора или сложной формы; изготовление указанного принимающего нужную форму плетения с указанными продольными участками кругового сечения, причем указанные продольные участки образуют оболочку указанного принимающего нужную форму плетения, и указанная оболочка удовлетворяет условиям, связанным с указанным периметром и указанной площадью указанных заполняемого зазора или сложной формы при приведении ее в соответствие с указанными зазором или сложной формой, причем продольные участки имеют больший диаметр, чем диагональные участки, и волокна диагональных участков связывают волокна продольных участков вместе так, что принимающее нужную форму плетение имеет единую структуру, но при этом высокий процент волокон продольных участков способен перекатываться через друг друга.
6. Способ по п.5, в котором продольные участки представляют собой несплетенные жгуты.
7. Способ по п.5, в котором продольные участки представляют собой плетеные жгуты.
8. Способ по п.5, в котором продольные участки представляют собой одноосноориентированные стержни.
9. Способ упрочнения тканой структуры, включающий следующие этапы: использование трубчатой структуры с продольными участками, расположенными на одной окружности, и диагональными участками, соединяющими указанные продольные участки в трубчатую структуру, причем продольные участки имеют больший диаметр, чем диагональные участки; введение указанной трубчатой структуры и приведение ее в соответствие с, по меньшей мере, одной поверхностью указанной структуры; пропитка смолой комбинации указанной тканой структуры и указанной трубчатой структуры.
RU2007122796A 2004-12-20 2005-12-12 Трубчатая структура, способ создания принимающего нужную форму плетения и способ упрочнения тканой структуры RU2411124C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/017,277 US8551591B2 (en) 2004-12-20 2004-12-20 Conformable braid
US11/017,277 2004-12-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007122796A RU2007122796A (ru) 2009-01-27
RU2411124C2 true RU2411124C2 (ru) 2011-02-10

Family

ID=36190813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007122796A RU2411124C2 (ru) 2004-12-20 2005-12-12 Трубчатая структура, способ создания принимающего нужную форму плетения и способ упрочнения тканой структуры

Country Status (19)

Country Link
US (3) US8551591B2 (ru)
EP (1) EP1834018B1 (ru)
JP (2) JP5297801B2 (ru)
KR (2) KR101283493B1 (ru)
CN (1) CN101084335B (ru)
AT (1) ATE486984T1 (ru)
AU (1) AU2005319504B2 (ru)
BR (1) BRPI0517491B1 (ru)
CA (1) CA2591556C (ru)
DE (1) DE602005024615D1 (ru)
ES (1) ES2354621T3 (ru)
MX (1) MX2007007403A (ru)
NO (1) NO20073537L (ru)
PL (1) PL1834018T3 (ru)
PT (1) PT1834018E (ru)
RU (1) RU2411124C2 (ru)
TW (1) TWI380898B (ru)
WO (1) WO2006068886A1 (ru)
ZA (1) ZA200705698B (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2568725C1 (ru) * 2014-06-18 2015-11-20 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" Способ изготовления объемно армированного композиционного материала

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8551591B2 (en) 2004-12-20 2013-10-08 Albany Engineered Composites, Inc. Conformable braid
ES2510675T3 (es) * 2006-12-18 2014-10-21 C.R. Bard, Inc. Globo con capas de tela divisorias y método para trenzar sobre formas tridimensionales
FR2964062B1 (fr) * 2010-08-31 2012-08-24 Messier Dowty Sa Procede de fabrication d'un organe mecanique en materiau composite ayant une tenue mecanique accrue
EP2714380B1 (en) * 2011-06-03 2015-08-12 Cytec Technology Corp. Resin coated radius fillers and system and method of making the same
US9447529B2 (en) 2013-11-26 2016-09-20 A-Z Chuteworks L.L.C. Cord material and methods of using same
US9827710B2 (en) 2014-02-04 2017-11-28 The Boeing Company Radius filler and method of manufacturing same
CN107090660B (zh) * 2017-03-15 2019-02-22 成都飞机工业(集团)有限责任公司 一种复合材料编织填充方法
CN109487412B (zh) * 2018-11-13 2020-10-02 李典森 一种大型机械自动化三维整体圆型编织设备

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0113196A1 (en) 1982-12-01 1984-07-11 Cambridge Consultants Limited Woven tubular structure
US4719837A (en) * 1986-04-17 1988-01-19 E. I. Dupont De Nemours And Company Complex shaped braided structures
US4754685A (en) 1986-05-12 1988-07-05 Raychem Corporation Abrasion resistant braided sleeve
CA2104669A1 (en) * 1991-03-04 1992-09-05 George A. Earle, Iii Asymmetric braiding of improved fiber reinforced products
FR2704898B1 (fr) * 1993-05-03 1995-08-04 Drillflex Structure tubulaire de preforme ou de matrice pour le tubage d'un puits.
US5712010A (en) * 1994-04-06 1998-01-27 Vitrica, S.A. De C.V. Braided sleeving with rib strands
US5619903A (en) * 1994-11-30 1997-04-15 Bell Helicopter Textron Inc. Braided preform for composite bodies
JP3549271B2 (ja) * 1994-12-16 2004-08-04 三菱重工業株式会社 空隙部充填用繊維構造体
US5538045A (en) 1995-02-14 1996-07-23 Bentley-Harris Inc. Protective sleeve with warp spacers
US5700533A (en) * 1995-10-05 1997-12-23 You; Chin-San Fiber Braid Material
US6148865A (en) * 1996-12-02 2000-11-21 A & P Technology, Inc. Braided sleeve, tubular article and method of manufacturing the tubular article
US6250193B1 (en) * 1996-12-02 2001-06-26 A & P Technology, Inc. Braided structure with elastic bias strands
JPH10168699A (ja) * 1996-12-06 1998-06-23 Toshiba Corp 繊維複合材料およびその製造方法
JPH10251984A (ja) * 1997-03-07 1998-09-22 Nippon Glass Fiber Co Ltd 中空状連続補強材及びアンカーボルト
US5899134A (en) * 1997-09-15 1999-05-04 Auburn University Braided fabric and method of forming
GB9808287D0 (en) 1998-04-18 1998-06-17 T & N Technology Ltd Protective sleeve
US6128998A (en) * 1998-06-12 2000-10-10 Foster Miller, Inc. Continuous intersecting braided composite structure and method of making same
US6231941B1 (en) * 1998-07-14 2001-05-15 The Boeing Company Radius fillers for a resin transfer molding process
JP2000146031A (ja) * 1998-11-11 2000-05-26 Tokai Rubber Ind Ltd 非透過型複合ホース
DE102004017467A1 (de) * 2004-04-08 2005-10-27 Berger Gmbh & Co. Holding Kg Verfahren zur Herstellung eines textilen Schlauches
US8551591B2 (en) * 2004-12-20 2013-10-08 Albany Engineered Composites, Inc. Conformable braid
FR2964062B1 (fr) * 2010-08-31 2012-08-24 Messier Dowty Sa Procede de fabrication d'un organe mecanique en materiau composite ayant une tenue mecanique accrue

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Журнал «Band- und Flechtindustrie», 36, №5, 1999. The braiding process for ligament replacement prostheses. Braiding angle and braiding process angle. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2568725C1 (ru) * 2014-06-18 2015-11-20 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" Способ изготовления объемно армированного композиционного материала

Also Published As

Publication number Publication date
ES2354621T3 (es) 2011-03-16
WO2006068886A1 (en) 2006-06-29
BRPI0517491A (pt) 2008-10-14
US9528203B2 (en) 2016-12-27
ZA200705698B (en) 2009-01-28
JP2008536024A (ja) 2008-09-04
JP5297801B2 (ja) 2013-09-25
EP1834018A1 (en) 2007-09-19
KR101283493B1 (ko) 2013-07-12
JP5460821B2 (ja) 2014-04-02
KR20070102520A (ko) 2007-10-18
PL1834018T3 (pl) 2011-04-29
ATE486984T1 (de) 2010-11-15
AU2005319504A1 (en) 2006-06-29
JP2013064223A (ja) 2013-04-11
EP1834018B1 (en) 2010-11-03
CA2591556A1 (en) 2006-06-29
RU2007122796A (ru) 2009-01-27
CN101084335B (zh) 2011-04-20
KR20130024964A (ko) 2013-03-08
TWI380898B (zh) 2013-01-01
TW200626352A (en) 2006-08-01
MX2007007403A (es) 2008-02-19
US8795801B2 (en) 2014-08-05
US20140311324A1 (en) 2014-10-23
NO20073537L (no) 2007-09-19
PT1834018E (pt) 2010-11-26
BRPI0517491B1 (pt) 2016-04-19
DE602005024615D1 (de) 2010-12-16
US20060130642A1 (en) 2006-06-22
US8551591B2 (en) 2013-10-08
CA2591556C (en) 2015-04-28
CN101084335A (zh) 2007-12-05
AU2005319504B2 (en) 2011-03-31
US20140014258A1 (en) 2014-01-16
KR101283492B1 (ko) 2013-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2411124C2 (ru) Трубчатая структура, способ создания принимающего нужную форму плетения и способ упрочнения тканой структуры
TWI598237B (zh) 用於複合結構之經多向強化形狀之編織預成形體
AU662520B2 (en) Asymmetric braiding of improved fiber reinforced products
US20130233492A1 (en) Composite geometric support structures and associated methods and systems
JP6164591B2 (ja) 連続繊維強化熱可塑性樹脂複合材料製造用の強化繊維/樹脂繊維複合体、およびその製造方法
CN102781650B (zh) 用于制造具有局部增大厚度的复合材料连杆的方法
JP5420647B2 (ja) 有機マトリックス複合材から作られる構造部品を製造する方法、および得られる部品
US11590714B2 (en) Method for producing a part made of composite material, and so obtained composite part
JP5993342B2 (ja) 複合容器の製造方法、及び複合容器の製造システム
EP2889132B1 (en) A Reinforcing Pin for a Laminated Composite Structure and Related Methods
JP2015080944A (ja) 繊維強化樹脂
KR102156752B1 (ko) 유리섬유강화 플라스틱 복합관의 제조방법 및 그에 의해 제조된 유리섬유강화 플라스틱 복합관
JPS62202725A (ja) 繊維強化プラスチツクス製ロツドの製造方法
JP2019136970A5 (ja) 複合材料の製造方法
WO2014101017A1 (zh) 用于制备复合材料预制件的导向套