RU2668651C2 - Радиусные заполнители для композитных конструкций, композитные конструкции, которые включают в себя радиусные заполнители, и системы и способы их формирования - Google Patents

Радиусные заполнители для композитных конструкций, композитные конструкции, которые включают в себя радиусные заполнители, и системы и способы их формирования Download PDF

Info

Publication number
RU2668651C2
RU2668651C2 RU2015102733A RU2015102733A RU2668651C2 RU 2668651 C2 RU2668651 C2 RU 2668651C2 RU 2015102733 A RU2015102733 A RU 2015102733A RU 2015102733 A RU2015102733 A RU 2015102733A RU 2668651 C2 RU2668651 C2 RU 2668651C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transition region
radius filler
field
segments
composite
Prior art date
Application number
RU2015102733A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015102733A3 (ru
RU2015102733A (ru
Inventor
Дуглас А. МАККАРВИЛ
Джуан К. ГУЗМАН
Джордан Оливер БЁРКЛЭНД
Райан Шоу ТИДВЕЛЛ
Роберт Л. АНДЕРСОН
Original Assignee
Зе Боинг Компани
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 Зе Боинг Компани filed Critical Зе Боинг Компани
Publication of RU2015102733A publication Critical patent/RU2015102733A/ru
Publication of RU2015102733A3 publication Critical patent/RU2015102733A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2668651C2 publication Critical patent/RU2668651C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/12—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of short length, e.g. in the form of a mat
    • B29C70/14—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of short length, e.g. in the form of a mat oriented
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B29D99/0003—Producing profiled members, e.g. beams
    • B29D99/0005—Producing noodles, i.e. composite gap fillers, characterised by their construction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • B29C70/52—Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B29D99/001—Producing wall or panel-like structures, e.g. for hulls, fuselages, or buildings
    • B29D99/0021—Producing wall or panel-like structures, e.g. for hulls, fuselages, or buildings provided with plain or filled structures, e.g. cores, placed between two or more plates or sheets, e.g. in a matrix
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/02—Layered products comprising a layer of synthetic resin in the form of fibres or filaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/28—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer impregnated with or embedded in a plastic substance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F5/00—Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
    • B64F5/10—Manufacturing or assembling aircraft, e.g. jigs therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • B29K2105/0872—Prepregs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3076—Aircrafts
    • B29L2031/3082—Fuselages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3076—Aircrafts
    • B29L2031/3085—Wings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/18—Aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/50—Aeroplanes, Helicopters
    • B60Y2200/51—Aeroplanes
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24479—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness
    • Y10T428/24521—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness with component conforming to contour of nonplanar surface
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24479—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness
    • Y10T428/24612—Composite web or sheet

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Изобретение относится к изготовлению композитных конструкций и касается радиусных заполнителей для композитных конструкций, которые включают в себя радиусные заполнители, системы и способы их формирования. Способ включает следующие стадии: определяют форму поперечного сечения удлиненного полостного пространства, которое проходит внутри переходной области, образованной множеством слоев композиционного материала; определяют поле свойств материалов переходной области; формируют радиусный заполнитель посредством комбинирования множества отрезков композитной ленты с образованием формы сечения радиусного заполнителя, которая соответствует форме поперечного сечения удлиненного полостного пространства, и ориентируют множество отрезков упрочняющего волокна в каждом отрезке из указанного множества отрезков композитной ленты на основании, по меньшей мере частично, поля свойств материалов переходной области. Радиусные заполнители включают в себя радиусные заполнители с выборочно ориентированными упрочняющими волокнами. Изобретение позволяет осуществить строгий контроль формы и/или свойств материалов радиусного заполнителя и обеспечивает соответствие формы и/или свойств материалов форме и свойствам материалов окружающей укладки. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение в целом относится к радиусным заполнителям, которые могут быть использованы для заполнения полостных пространств внутри композитных конструкций, и, в частности, к радиусным заполнителям со свойствами материалов, которые соответствуют свойствам материалов окружающей композитной конструкции, и/или к системам и способам их формирования.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Композитные конструкции часто включают в себя слоистую конструкцию, в которой листы композиционного материала, такого как предварительно пропитанный материал (или препрег), могут быть изогнуты, обернуты и/или иным образом пропущены между первой плоскостью, или поверхностью, и второй плоскостью, или поверхностью. Конечная толщина и/или механическая жесткость листов композиционного материала выражается в конечном изгибе, или радиусе кривизны, переходной области между первой поверхностью и второй поверхностью; а в некоторых конфигурациях этот конечный радиус кривизны выражается в образовании полостного пространства, или полости, между соседними листами композиционного материала.
Это полостное пространство может быть заполнено, или иным образом занято, заполнительным материалом, таким как радиусный заполнитель. Радиусный заполнитель может быть выполнен с возможностью обеспечения механической поддержки листов композиционного материала, расположенных возле него, и/или уменьшения возможности искажения листов композиционного материала при отверждении композитной конструкции. Хотя наличие радиусного заполнителя может обеспечить различные преимущества для композитной конструкции, различия между конфигурацией, формой сечения и/или свойством материалов радиусного заполнителя по сравнению с конфигурацией, формой сечения и/или свойством материалов композиционного материала, который образует полостное пространство, могут приводить к искажению композитной конструкции и/или радиусного заполнителя во время формирования и/или отверждения композитной конструкции. Таким образом, может быть желательным, чтобы форма радиусного заполнителя точно соответствовала форме, или необходимой форме, полостного пространства. Кроме того, также может быть желательным, чтобы свойства материалов радиусного заполнителя соответствовали свойствам листов композиционного материала и/или полученной в результате композитной конструкции.
В традиционных радиусных заполнителях часто используется один отрезок композиционного материала, который может быть сложен в нескольких местах для образования формы наподобие гармошки и затем сформован с получением необходимой конечной формы. Кроме того, в традиционных радиусных заполнителях может использоваться множество отрезков композиционного материала, уложенных в стопу, один поверх другого, с образованием множества параллельных плоскостей композиционного материала. Ни один из этих подходов не позволяет осуществлять строгий контроль формы и/или свойств материалов радиусного заполнителя и не позволяет обеспечивать соответствие формы и/или свойств материалов форме и/или свойствам материалов окружающей укладки, Таким образом, существует потребность в усовершенствованных радиусных заполнителях для композитных конструкций, а также в усовершенствованных системах и способах изготовления радиусных заполнителей.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем документе раскрыты радиусные заполнители для композитных конструкций, композитные конструкции, которые включают в себя радиусные заполнители, и системы и способы их формирования. Способы включают в себя этапы, согласно которым определяют форму поперечного сечения удлиненного полостного пространства, которое проходит внутри переходной области, образованной множеством слоев композиционного материала, и определяют поле свойств материалов переходной области. Способы кроме того включают в себя формирование радиусного заполнителя посредством комбинирования множества отрезков композитной ленты с образованием формы сечения радиусного заполнителя, которая соответствует форме поперечного сечения удлиненного полостного пространства, и ориентирования множества отрезков упрочняющего волокна в каждом отрезке из указанного множества отрезков композитной ленты на основании, по меньшей мере частично, поля свойств материалов переходной области.
В некоторых вариантах реализации изобретения определение формы поперечного сечения удлиненного полостного пространства включает в себя моделирование композитной конструкции и/или определение необходимой формы поперечного сечения удлиненного полостного пространства. В некоторых вариантах реализации изобретения определение поля свойств материалов переходной области включает в себя моделирование по меньшей мере части композитной конструкции.
В некоторых вариантах реализации изобретения ориентирование включает в себя ориентирование таким образом, что поле свойств материалов радиусного заполнителя соответствует полю свойств материалов переходной области. В некоторых вариантах реализации изобретения ориентирование включает в себя ориентирование таким образом, что поле свойств материалов радиусного заполнителя согласовано с полем свойств материалов переходной области в пределах пороговой разности полей свойств материалов.
В некоторых вариантах реализации изобретения определение поля свойств материалов переходной области включает в себя определение двумерного и/или трехмерного поля свойств материалов переходной области. В некоторых вариантах реализации изобретения поле свойств материалов переходной области включает в себя поле жесткости переходной области, поле коэффициента теплового расширения переходной области и/или поле механических напряжений переходной области.
В некоторых вариантах реализации изобретения определение поля свойств материалов переходной области включает в себя определение области основного механического напряжения внутри переходной области и/или определение направления основного механического напряжения внутри области основного механического напряжения. В некоторых вариантах реализации изобретения ориентирование включает в себя ориентирование таким образом, что по меньшей мере один отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты задает соответствующее направление оси волокон, проходящее внутри части радиусного заполнителя, который размещен внутри области основного механического напряжения, и/или проходящее по меньшей мере по существу параллельно направлению основного механического напряжения.
В некоторых вариантах реализации изобретения способы кроме того включают в себя определение направления оси волокон внутри каждого отрезка из указанного множества отрезков композитной ленты на основании, по меньшей мере частично, формы поперечного сечения удлиненного полостного пространства и/или поля свойств материалов переходной области. В некоторых вариантах реализации изобретения способы кроме того включают в себя установление относительного положения каждого отрезка из указанного множества отрезков композитной ленты внутри радиусного заполнителя на основании, по меньшей мере частично, формы поперечного сечения удлиненного полостного пространства и/или поля свойств материалов переходной области.
В некоторых вариантах реализации изобретения комбинирование включает в себя комбинирование таким образом, что направление оси волокон каждого отрезка композитной ленты, который образует наружную поверхность радиусного заполнителя, ориентировано в направлении, параллельном продольной оси радиусного заполнителя. В некоторых вариантах реализации изобретения комбинирование включает в себя прием указанного множества отрезков композитной ленты в множество первых отверстий формующей головки, сжатие указанного множества отрезков композитной ленты друг с другом внутри формующей головки для образования радиусного заполнителя и вытягивание радиусного заполнителя из второго отверстия формующей головки. В некоторых вариантах реализации изобретения способы кроме того включают в себя размещение радиусного заполнителя внутри композитной конструкции.
Радиусные заполнители включают в себя радиусные заполнители с выборочно ориентированными упрочняющими волокнами. Радиусные заполнители включают в себя множество отрезков композитной ленты, и каждый отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты включает в себя соответствующее множество отрезков упрочняющих волокон. Указанное множество отрезков упрочняющих волокон в каждом отрезке из указанного множества отрезков композитной ленты задает соответствующее направление оси волокон, которое выбрано на основании поля свойств материалов переходной области.
В некоторых вариантах реализации изобретения поле свойств материалов радиусного заполнителя соответствует полю свойств материалов переходной области. В некоторых вариантах реализации изобретения поле свойств материалов радиусного заполнителя согласовано с полем свойств материалов переходной области в пределах пороговой разности полей свойств материалов.
Композитные конструкции включают в себя множество слоев композиционного материала, которые сходятся внутри переходной области с образованием удлиненного полостного пространства, и радиусные заполнители. В некоторых вариантах реализации изобретения композитные конструкции включают в себя воздушный летательный аппарат и/или часть воздушного летательного аппарата.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 является схематическим представлением иллюстративного неисключительного примера воздушного летательного аппарата, который может включать в себя одну или большее количество композитных конструкций, в которых могут использоваться радиусные заполнители в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 2 является схематическим представлением иллюстративных неисключительных примеров композитной конструкции в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 3 является схематическим изображением сечения переходной области композитной конструкции, которая может включать в себя и/или использовать радиусный заполнитель в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 4 является схематическим видом сверху отрезка композитной ленты, которая может быть использована с системами и способами в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 5 является еще одним схематическим видом сверху отрезка композитной ленты, которая может быть использована с системами и способами в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 6 является еще одним схематическим видом сверху отрезка композитной ленты, которая может быть использована с системами и способами в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 7 является изображением сечения радиусного заполнителя в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 8 является схематическим представлением системы для формирования радиусного заполнителя в соответствии с настоящим изобретением и/или направлений оси волокон для отрезков композитной ленты, которые могут быть скомбинированы в формующей головке для получения радиусного заполнителя в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 9 является схематическим представлением формующей головки в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 10 является еще одним схематическим представлением формующей головки по Фиг. 9.
Фиг. 11 является еще одним схематическим представлением формующей головки по Фиг. 9.
Фиг. 12 является блок-схемой, изображающей способы формирования радиусного заполнителя в соответствии с настоящим изобретением.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг. 1-12 приведены примеры радиусных заполнителей 390, композитных конструкций 30, содержащих радиусные заполнители 390, и/или систем 100 и способов 400 изготовления радиусных заполнителей. Элементы, которые служат аналогичной, или по меньшей мере по существу аналогичной, цели, имеют на каждой из Фиг. 1-12 одни и те же позиционные обозначения, и эти элементы не обязательно должны быть подробно раскрыты в настоящем документе со ссылкой на каждую из Фиг. 1-12. Аналогичным образом, не все элементы могут иметь позиционные обозначения на каждой из Фиг. 1-12, но ссылочные позиции, связанные с ними, могут быть использованы для поддержания единой сквозной нумерации. Элементы, компоненты и/или признаки, которые раскрыты со ссылкой на одну или большее количество из Фиг. 1-12, могут быть включены в любую из Фиг. 1-12 и/или использоваться с любой из Фиг. 1-12 без выхода за пределы объема настоящего изобретения.
В общем случае, элементы, которые могут быть включены в данный (т.е. конкретный) вариант реализации изобретения, показаны сплошными линиями, а элементы, которые могут использоваться при необходимости в данном варианте реализации изобретения, показаны пунктирными линиями. При этом элементы, которые показаны сплошными линиями, не обязательно являются необходимыми для всех вариантов реализации изобретения, а элемент, показанный сплошными линиями, может не использоваться в конкретном варианте реализации изобретения без отхода от сущности и объема настоящего изобретения.
Фиг. 1 является схематическим представлением иллюстративного неисключительного примера воздушного летательного аппарата 20, который может включать в себя одну или большее количество композитных конструкций 30. Композитные конструкции 30 могут включать в себя и/или использовать радиусные заполнители 390 в соответствии с настоящим изобретением. Композитные конструкции 30 могут образовывать любую подходящую часть воздушного летательного аппарата 20. В качестве иллюстративных неисключительных примеров композитные конструкции 30 могут образовывать любую подходящую часть кабины 21, фюзеляжа 22, крыльев 23, хвостового оперения 24, вертикального стабилизатора 25, горизонтальных стабилизаторов 26, поверхностей 27 управления и/или внутренней части 28 воздушного летательного аппарата 20.
Схожим образом композитные конструкции 30 могут включать в себя любую подходящую форму, иллюстративный неисключительный пример которой показан на Фиг. 2. Композитная конструкция по Фиг. 2 включает в себя обшивку 32 и множество стенок 34, каждая из которых может быть образована из одного или более листов, слоев и/или укладок 48 композиционного материала 31. Композитные конструкции 30 могут включать в себя одну обшивку 32 с множеством шляпных элементов 36 жесткости, которые образованы из стенок 34. В альтернативном варианте реализации и как проиллюстрировано прерывистыми линиями на Фиг. 2, композитные конструкции 30 также могут включать в себя две обшивки 32 со стенками 34, проходящими между ними.
Не зависимо от конкретного выполнения композитных конструкций 30, обшивки 32 и/или стенки 34 могут образовывать полости 38, которые также могут быть названы здесь удлиненными полостями 38, полостными пространствами 38 и/или удлиненными полостными пространствами 38. Полости 38 могут быть образованы внутри переходной области 40 между обшивками 32 и стенками 34 и/или в любой подходящей переходной области 40 между первой плоскостью, или поверхностью, 42 и второй плоскостью, или поверхностью, 44 композитной конструкции 30. Полости 38 могут быть заполнены, или иным образом заняты, радиусным заполнителем 390, который может проходить внутри их; и форма и/или одно или большее количество свойств материалов радиусного заполнителя 390 могут оказывать влияние на форму и/или одно или большее количество свойств материалов композитных конструкций 30.
Фиг. 3 является схематическим изображением сечения переходной области 40 композитной конструкции 30, которая может включать в себя и/или использовать радиусные заполнители 390 в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на Фиг. 3, переходная область 40 может быть образована первым слоем 50 композиционного материала 31, вторым слоем 52 композиционного материала 31 и третьим слоем 54 композиционного материала 31. При этом, другие переходные области 40 также охватываются настоящим изобретением, включая переходные области 40, которые образованы менее чем тремя слоями композиционного материала 31, более чем тремя слоями композиционного материала 31 и/или множеством слоев композиционного материала 31, уложенных в стопу и/или в слои.
В иллюстративном неисключительном примере по Фиг. 3 первый слой 50 и второй слой 52 сходятся внутри переходной области 40 с образованием между ними первой контактной области 56. Схожим образом, второй слой 52 и третий слой 54 сходятся внутри переходной области 40 с образованием между собой второй контактной области 58. В дополнение, третий слой 54 и первый слой 50 сходятся внутри переходной области 40 с образованием между собой третьей контактной области 60. Как проиллюстрировано на чертежах, первая контактная область 56, вторая контактная область 58 и третья контактная область 60 оканчиваются внутри полостного пространства 38, которое образовано внутри переходной области 40, и/или в полостном пространстве 38.
Как проиллюстрировано прерывистыми линиями, радиусный заполнитель 390 может проходить внутри полостного пространства 38, может по существу и/или полностью заполнять полостное пространство 38, может находиться в контакте с первым слоем 50, вторым слоем 52 и/или третьим слоем 54, может быть приклеен и/или функционально прикреплен к первому слою 50, второму слою 52 и/или третьему слою 54 и/или может образовывать место сопряжения 70 с первым слоем 50, вторым слоем 52 и/или третьим слоем 54. Полостное пространство 38 и/или радиусный заполнитель 390 может или могут иметь и/или образовывать любую подходящую форму поперечного сечения, иллюстративные неисключительные примеры которых включают в себя треугольную форму поперечного сечения, клиновидную форму поперечного сечения и/или форму поперечного сечения, которая образована основанием и множеством сходящихся под углом сторонами.
Первый слой 50, второй слой 52 и третий слой 54 в целом могут быть названы в настоящем документе слоями 48 композиционного материала 31 и могут иметь, или задавать, одно или большее количество свойств материалов переходной области 40. Эти свойства материалов могут регулироваться и/или быть заданы общей формой и/или конфигурацией композитной конструкции 30 и/или переходной области 40 и/или материалом, из которого выполнена композитная конструкция 30 и/или слои 48, которые образуют переходную область 40. Слои 48 могут быть образованы из композиционного материала 31, который включает в себя множество упрочняющих волокон 90, которые покрыты, охвачены и/или закрыты материалом 92 на основе смолы. При этих условиях свойства материалов переходной области 40 также могут регулироваться и/или быть заданы относительным соотношением упрочняющих волокон 90 и материала 92 на основе смолы в слоях 48, составом упрочняющих волокон 90, составом материала 92 на основе смолы, свойством материала упрочняющих волокон 90, свойством материала 92 на основе смолы и/или относительной ориентации упрочняющих волокон 90 в слоях 48.
В целом, свойства материалов композитной конструкции 30 и/или ее переходной области 40 могут не быть однородными, могут не быть изотропными, могут быть анизотропными и/или могут изменяться с местом и/или направлением внутри композитной конструкции 30 и/или внутри ее переходной области 40. В качестве иллюстративного неисключительного примера, свойства материалов переходной области 40 могут быть различными в направлении X, направлении Y и направлении Z вследствие различных характеристик слоев 48, которые рассмотрены выше.
Это изменение свойств материалов с направлением внутри переходной области 40 может быть описано, квантифицировано и/или представлено полем свойств материалов для переходной области 40 и может быть определено и/или измерено любым подходящим образом. В качестве иллюстративного неисключительного примера, переходная область 40 может быть образована и/или выполнена, а свойства ее материалов могут быть измерены для определения поля свойств материалов переходной области 40. В качестве еще одного иллюстративного неисключительного примера, переходная область 40 может быть смоделирована, например, посредством любого подходящего математического моделирования и/или анализа методом конечных элементов, для установления, оценки и/или определения поля свойств материалов переходной области 40.
Как раскрыто более подробно в настоящем документе, радиусный заполнитель 390 включает в себя, может быть образован из и/или может быть образован исключительно из множества отрезков композитной ленты 160. Указанное множество отрезков композитной ленты 160 может находится в контакте друг с другом "поверхность-к-поверхности", в прямом контакте друг с другом "поверхность-к-поверхности", в тесном контакте друг с другом и/или быть прижато друг к другу внутри радиусного заполнителя 390. Каждый отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты 160 может включать в себя множество отрезков упрочняющих волокон 90 и материал 92 на основе смолы. Как раскрыто более подробно в настоящем документе, указанное множество отрезков упрочняющих волокон 90 внутри данного отрезка композитной ленты 160 в целом ориентировано в направлении оси волокон, которое также может быть упомянуто в настоящем документе как направление оси волокон и/или как ось волокон. В радиусных заполнителях 390 в соответствии с настоящим изобретением относительная ориентация указанных различных отрезков композитной ленты и/или направление оси волокон данного отрезка композитной ленты может быть выбрано на основании поля свойств материалов переходной области 40.
Указанное множество отрезков композитной ленты 160 может включать в себя любое подходящее количество отрезков композитной ленты 160. В качестве иллюстративных неисключительных примеров, указанное множество отрезков композитной ленты 160 может включать в себя по меньшей мере 2, по меньшей мере 4, по меньшей мере 6, по меньшей мере 8, по меньшей мере 10, по меньшей мере 15, по меньшей мере 20, по меньшей мере 30, по меньшей мере 40, по меньшей мере 50, по меньшей мере 60 или по меньшей мере 80 отрезков композитной ленты 160. Настоящим изобретением охватывается техническое решение, согласно которому количество отрезков композитной ленты 160 может изменяться вдоль отрезка радиусного заполнителя 390 таким образом, чтобы учитывать изменения площади сечения полостного пространства 38.
Указанное множество отрезков композитной ленты 160 внутри радиусного заполнителя 390 может быть ориентировано таким образом, что отрезки композитной ленты 160 не находятся в одной плоскости друг с другом. В дополнительном или альтернативном варианте реализации изобретения указанное множество отрезков композитной ленты 160 также может быть ориентировано таким образом, что по меньшей мере один отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты находится в прямом физическом контакте с другим отрезком композитной ленты, но не находится в одной плоскости с этим другим отрезком композитной ленты.
В качестве еще одного конкретного, но иллюстративного неисключительного примера, первый отрезок композитной ленты 160 может быть ориентирован под косым углом относительно второго отрезка (или остальными из указанных отрезков) композитной ленты 160. В дополнительном или альтернативном варианте реализации изобретения третий отрезок композитной ленты может быть ориентирован под косым углом относительно первого и второго отрезка композитной ленты. Иллюстративные неисключительные примеры косого угла включают в себя косые углы по меньшей мере 5 градусов, по меньшей мере 10 градусов, по меньшей мере 15 градусов, по меньшей мере 20 градусов, по меньшей мере 25 градусов, по меньшей мере 30 градусов, по меньшей мере 35 градусов, по меньшей мере 40 градусов или по меньшей мере 45 градусов. В дополнительном или альтернативном варианте реализации изобретения косой угол также может составлять меньше чем 90 градусов, меньше чем 85 градусов, меньше чем 80 градусов, меньше чем 75 градусов, меньше чем 70 градусов, меньше чем 65 градусов, меньше чем 60 градусов, меньше чем 55 градусов, меньше чем 50 градусов или меньше чем 40 градусов. Косой угол может быть измерен в поперечном сечении радиусного заполнителя 390 (т.е. в плоскости X-Y).
Настоящим изобретением охватывается техническое решение, согласно которому радиусный заполнитель 390 может быть образован только и/или исключительно из отрезков композитной ленты 160. В качестве иллюстративных неисключительных примеров, радиусный заполнитель 390 может не включать в себя отдельный материал на основе смолы и/или термопластический материал на основе смолы, проходящий между и/или отделяющий указанное множество отрезков композитной ленты друг от друга.
Как раскрыто более подробно в настоящем документе, указанные различные отрезки композитной ленты 160 могут быть ориентированы друг относительно друга таким образом, что поле свойств материалов радиусного заполнителя 390 соответствует полю свойств материалов переходной области 40. Это может включать в себя ориентирование указанных различных отрезков композитной ленты таким образом, что они образуют косые углы, которые обусловливают соответствие поля свойств материалов радиусного заполнителя 390 полю свойств материалов переходной области 40, и/или выбор указанных различных отрезков композитной ленты таким образом, что они образуют соответствующие направления оси волокон, которые обусловливают соответствие поля свойств материалов радиусного заполнителя 390 полю свойств материалов переходной области 40.
Настоящим изобретением охватывается техническое решение, согласно которому поле свойств материалов радиусного заполнителя 390 может соответствовать полю свойств материалов переходной области 40 любым подходящим образом. В качестве иллюстративного неисключительного примера, поле свойств материалов радиусного заполнителя 390 может быть согласовано с полем свойств материалов переходной области 40 в пределах пороговой разности полей свойств материалов в месте сопряжения 70 между переходной областью 40 (или ее слоями 48) и радиусным заполнителем 390. В качестве иллюстративных неисключительных примеров, пороговая разность полей свойств материалов может составлять меньше чем 50%, меньше чем 40%, меньше чем 30%, меньше чем 20%, меньше чем 15%, меньше чем 10%, меньше чем 5%, меньше чем 2,5% или меньше чем 1% поля свойств материалов переходной области в месте сопряжения 70.
Как использовано в настоящем документе выражения, "поле свойств материалов переходной области 40", "поле свойств материалов переходной области", "поле свойств материалов радиусного заполнителя 390" и/или "поле свойств материалов радиусного заполнителя" могут относиться к любому подходящему математическому описанию величины, ориентации и/или изменению одного или большего количества свойств материалов с местом и/или направлением внутри переходной области 40 и/или радиусного заполнителя 390, соответственно. Настоящим изобретением охватывается техническое решение, согласно которому поля свойств материалов (переходной области 40 и/или радиусного заполнителя 390) могут быть одномерными полями свойств материалов, которые описывают указанное одно или большее количество свойств материалов (переходной области 40 и/или радиусного заполнителя 390) в одном направлении (таком как направление X, направление Y или направление Z, хотя это не является обязательным). В дополнительном или альтернативном варианте реализации изобретения поля свойств материалов могут быть многомерными полями свойств материалов, которые описывают указанное одно или большее количество свойств материалов в двух направлениях, в трех направлениях или более чем трех направлениях. В качестве иллюстративного неисключительного примера, поля свойств материалов могут иметь первое значение поля в первом направлении, проходящем вдоль полостного пространства 38 (т.е. направления Z), второе значение поля во втором направлении, которое перпендикулярно первому направлению (т.е. направлению X или направлению Y), и третье значение поля в третьем направлении, которое перпендикулярно первому направлению и второму направлению (т.е. другому направлению X и направлению Y). Поля свойств материалов также могут описывать указанное одно или большее количество свойств материалов во множестве отдельных мест внутри переходной области 40 и/или радиусного заполнителя 390.
Настоящим изобретением охватывается техническое решение, согласно которому поле свойств материалов радиусного заполнителя 390 может соответствовать полю свойств материалов переходной области 40 в любом подходящем направлении и/или направлениях, включая первое направление, второе направление, третье направление, в плоскости, заданной первым направлением и вторым направлением, в плоскости, заданной вторым направлением и третьим направлением, и/или в плоскости, заданной первым направлением и третьим направлением. В дополнительном или альтернативном варианте реализации изобретения поле свойств материалов радиусного заполнителя 390 может соответствовать полю свойств материалов переходной области 40 в месте сопряжения 70 и/или в множестве отдельных мест внутри области сопряжения70.
Поля свойств материалов также могут быть названы в настоящем документе тензорами свойств материала, скалярными полями свойств материалов, векторными полями свойств материалов, распределениями свойств материала и/или градиентами свойств материала.
Настоящим изобретением охватывается техническое решение, согласно которому может быть определено любое подходящее поле свойств материалов переходной области 40. Указанное определенное поле свойств материалов переходной области 40 может быть затем использовано для установления, оценки, квантифицирования и/или определения одной или большего количества сил, которые могут быть приложены к радиусному заполнителю 390 посредством переходной области 40, для установления и/или выбора направления оси волокон внутри данного отрезка композитной ленты 160 радиусного заполнителя 390 (например, посредством выбора косого угла из указанного множества отрезков композитной ленты), для установления и/или выбора относительной ориентации из указанного множества отрезков композитной ленты 160 радиусного заполнителя 390 и/или для установления и/или выбора необходимого поля свойств материалов радиусного заполнителя 390. Иллюстративные неисключительные примеры полей свойств материалов переходной области 40 включают в себя поле жесткости переходной области 40, поле коэффициента теплового расширения переходной области 40, поле механических напряжений переходной области 40, поле деформаций переходной области 40 и/или поле усадки смолы переходной области 40. Иллюстративные неисключительные примеры полей свойств материалов радиусного заполнителя 390 включают в себя поле жесткости радиусного заполнителя 390, поле коэффициента теплового расширения радиусного заполнителя 390, поле механических напряжений радиусного заполнителя 390, поле деформаций радиусного заполнителя 390 и/или поле усадки смолы радиусного заполнителя 390.
Поле жесткости переходной области 40 может описывать любую подходящую жесткость переходной области 40 в любом подходящем месте и/или любых подходящих местах, в любом подходящем направлении и/или в любой подходящей комбинации направлений. Жесткость может быть квантифицирована любым подходящим параметром, иллюстративные неисключительные примеры которых включают в себя модуль упругости переходной области, модуль Юнга переходной области и/или модуль упругости второго рода переходной области. Схожим образом, поле жесткости радиусного заполнителя 390 может описывать любую подходящую жесткость радиусного заполнителя 390 в любом подходящем месте и/или любых подходящих местах, в любом подходящем направлении и/или в любой подходящей комбинации направлений.
Поле коэффициента теплового расширения переходной области 40 может описывать обусловленное термическим воздействием расширение и/или уменьшение слоев 48 внутри переходной области 40 в любом подходящем месте и/или любых подходящих местах, в любом подходящем направлении и/или в любой подходящей комбинации направлений. В качестве иллюстративного неисключительного примера, слои 48 могут испытывать значительное расширение и/или уменьшение во время формирования и/или отверждения композитной конструкции 30, и поле коэффициента теплового расширения переходной области может описывать это расширение и/или уменьшение. Схожим образом, поле коэффициента теплового расширения радиусного заполнителя 390 может описывать любое подходящее обусловленное термическим воздействием расширение /или уменьшение отрезков композитной ленты 160 внутри радиусного заполнителя 390 в любом подходящем месте и/или любых подходящих местах, в любом подходящем направлении и/или в любой подходящей комбинации направлений.
Поле механических напряжений переходной области 40 может описывать напряженное состояние, или остаточное механическое напряжение, слоев 48 внутри переходной области 40 в данный момент времени и/или в любом подходящем месте и/или любых подходящих местах, в любом подходящем направлении и/или в любой подходящей комбинации направлений. Такое напряженное состояние может вызывать и/или генерировать движение (т.е. деформацию) и/или ослабление слоев 48 внутри переходной области 40, в результате чего изменяется форма полостного пространства 38 и/или происходит приложение одной или большего количества сил к радиусному заполнителю 390. В качестве иллюстративного неисключительного примера и следом за формованием, но перед отверждением композитной конструкции 30, слои 48 могут содержать остаточные механические напряжения, и эти остаточные механические напряжения могут ослабляться во время отверждения композитной конструкции 30. Указанное ослабление может вызывать движение слоев 48, в результате чего изменяется форма полостного пространства 38 и/или происходит приложение указанных одной или большего количества сил к радиусному заполнителю 390. Схожим образом, поле механических напряжений радиусного заполнителя 390 может описывать напряженное состояние, или остаточное механическое напряжение, отрезков композитной ленты 160 внутри радиусного заполнителя 390 в данный момент времени и/или в любом подходящем месте и/или любых подходящих местах, в любом подходящем направлении и/или в любой подходящей комбинации направлений.
Когда поле свойств материала переходной области 40 включает в себя поле механических напряжений переходной области 40, поле механических напряжений переходной области 40 может задавать область 80 основного, главного, высокого и/или самого высокого механического напряжения, которое может быть механически напряжено в направлении 82 основного, главного, высокого и/или самого высокого механического напряжения. При этих условиях по меньшей мере один отрезок композитной ленты из указанного множества отрезков композитной ленты может быть ориентирован таким образом, что соответствующее направление 162 оси указанного множества упрочняющих волокон 90 расположено и/или проходит внутри области 80 основного механического напряжения и является, или проходит, по меньшей мере по существу параллельно направлению 82 основного механического напряжения. В дополнительном или альтернативном варианте реализации изобретения указанное множество отрезков композитной ленты может быть ориентировано таким образом, что плоскость, которая проходит через радиусный заполнитель 390 и является перпендикулярной направлению 82 основного механического напряжения, пересекает указанное множество отрезков упрочняющего волокна по меньшей мере одного из указанных отрезков композитной ленты. Указанное может приводить к увеличению сопротивляемости растрескиванию и/или разделению радиусного заполнителя 390 внутри композитной конструкции 30. В дополнительном или альтернативном варианте реализации изобретения радиусный заполнитель 390 может образовывать вершинную область 84 в плоскости, которая перпендикулярна продольной оси полостного пространства 38 (т.е. перпендикулярна оси Z и/или в плоскости X-Y), и по меньшей мере один отрезок композитной ленты из указанного множества отрезков композитной ленты может задавать соответствующее направление оси волокон, которое направлено в вершинную область 84.
Направление основного механического напряжения может быть измерено и/или задано с помощью любой подходящей ориентацией внутри переходной области 40. В качестве иллюстративного неисключительного примера, направление основного механического напряжения может быть измерено и/или задано перпендикулярно продольной оси полостного пространства 38 (т.е. перпендикулярно оси Z и/или в плоскости X-Y).
Поле деформаций переходной области 40 может описывать деформированное состояние слоев 48 внутри переходной области 40 в данный момент времени и/или в любом подходящем месте и/или любых подходящих местах, в любом подходящем направлении и/или в любой подходящей комбинации направлений. Такое деформированное состояние может изменяться и/или ослабляться со временем, в результате чего снова изменяется форма полостного пространства 38 и происходит приложение одной или большего количества сил к радиусному заполнителю 390. В качестве иллюстративного неисключительного примера, отверждение композитной конструкции 30 может вызывать изменения в деформированном состоянии. В качестве еще одного иллюстративного неисключительного примера и во время эксплуатации и/или использования композитной конструкции 30, поле деформаций может меняться и/или флуктуировать, в результате чего изменяется форма полостного пространства 38 и/или происходит приложение одной или большего количества сил к радиусному заполнителю 390. Схожим образом, поле деформаций радиусного заполнителя 390 может описывать деформированное состояние отрезков композитной ленты 160 внутри радиусного заполнителя 390 в данный момент времени и/или в любом подходящем месте и/или любых подходящих местах, в любом подходящем направлении и/или в любой подходящей комбинации направлений.
Поле усадки смолы в переходной области 40 может описывать изменения объема смолы и/или места ее нахождения внутри переходной области 40 в любой подходящий момент времени, например, во время отверждения композитной конструкции 30. Эти изменения объема смолы и/или места ее нахождения также могут вызывать изменения формы полостного пространства 38. В дополнительном или альтернативном варианте реализации изобретения эти изменения объема смолы и/или места ее нахождения также могут вызывать изменения жесткости переходной области 40. Схожим образом, поле усадки смолы в радиусном заполнителе 390 может описывать изменения объема смолы и/или места ее нахождения внутри радиусного заполнителя 390 в данный момент времени.
На Фиг. 4-6 показаны схематические виды сверху отрезков композитной ленты 160, которая может быть использована с системами и способами в соответствии с настоящим изобретением. Как раскрыто, каждый отрезок композитной ленты 160 может включать в себя множество упрочняющих волокон 90 и материал 92 на основе смолы. Материал 92 на основе смолы, может покрывать, окружать и/или охватывать упрочняющие волокна 90. Иллюстративные неисключительные примеры упрочняющих волокон 90 включают в себя любое подходящее углеродное волокно, титановое волокно, алюминиевое волокно, стекловолокно и/или металлическое волокно. Иллюстративные неисключительные примеры материала 92 на основе смолы включают в себя любой подходящий эпоксидный и/или полимерный материал.
Отрезки композитной ленты 160 могут иметь и/или задавать любую подходящую длину и/или ширину в пределах радиусных заполнителей 390 в соответствии с настоящим изобретением. В качестве иллюстративных неисключительных примеров, по меньшей мере часть указанного множества отрезков композитной ленты 160 может иметь отрезок по меньшей мере 1 метр (м), по меньшей мере 2 м, по меньшей мере 3 м, по меньшей мере 4 м, по меньшей мере 5 м, по меньшей мере 6 м, по меньшей мере 7 м, по меньшей мере 8 м, по меньшей мере 9 м, по меньшей мере 10 м, по меньшей мере 15 м и/или по меньшей мере 20 м. В дополнительном или альтернативном варианте реализации изобретения длина также может составлять меньше чем 50 м, меньше чем 40 м, меньше чем 30 м, меньше чем 25 м, меньше чем 20 м, меньше чем 15 м, меньше чем 10 м и/или меньше чем 5 м.
В дополнительных иллюстративных неисключительных примерах по меньшей мере часть указанного множества отрезков композитной ленты 160 может иметь ширину по меньшей мере 3 миллиметра (мм), по меньшей мере 4 мм, по меньшей мере 5 мм, по меньшей мере 6 мм, по меньшей мере 7 мм, по меньшей мере 8 мм, по меньшей мере 9 мм, по меньшей мере 10 мм, по меньшей мере 11 мм, по меньшей мере 12 мм, по меньшей мере 14 мм, по меньшей мере 16 мм, по меньшей мере 18 мм, по меньшей мере 20 мм и/или по меньшей мере 24 мм. В дополнительном или альтернативном варианте реализации изобретения ширина также может составлять меньше чем 50 мм, меньше чем 45 мм, меньше чем 40 мм, меньше чем 35 мм, меньше чем 30 мм, меньше чем 25 мм, меньше чем 20 мм, меньше чем 18 мм, меньше чем 16 мм, меньше чем 14 мм, меньше чем 12 мм, меньше чем 10 мм, меньше чем 8 мм, меньше чем 6 мм и/или меньше чем 4 мм.
Эта часть указанного множества отрезков композитной ленты может включать в себя и/или представлять собой любую подходящую часть, любое процентное содержание и/или любую долю указанного множества отрезков композитной ленты. В качестве иллюстративных неисключительных примеров, указанная часть указанного множества отрезков композитной ленты может включать в себя по меньшей мере один отрезок композитной ленты, два отрезка композитной ленты, три отрезка композитной ленты, по меньшей мере 25% указанного множества отрезков композитной ленты, по меньшей мере 50% указанного множества композитной ленты, по меньшей мере 75% указанного множества отрезков композитной ленты и/или 100% указанного множества отрезков композитной ленты.
Как показано на Фиг. 4-6, упрочняющие волокна 90 (или продольная ось волокон 90) данного отрезка композитной ленты 160 могут быть ориентированы, или ориентированы в целом, вдоль и/или параллельно направлению 162 оси волокон. Данный отрезок композитной ленты 160 также может задавать продольную ось 392, которая может быть по меньшей мере по существу параллельна и/или может быть упомянута в настоящем документе как продольная ось 392 радиусного заполнителя 390, когда отрезки композитной ленты 160 размещены внутри радиусного заполнителя 390. Настоящим изобретением охватывается техническое решение, согласно которому направление 162 оси волокон может быть параллельным продольной оси 392 (как показано на Фиг. 4) и/или ориентировано под углом 164 волокон относительно продольной оси 392 (как показано на Фиг. 5-6). Как раскрыто, угол волокон может быть выбран на основании, по меньшей мере частично, поля свойств материалов переходной области 40.
Иллюстративные неисключительные примеры угла 164 волокон включают в себя углы волокон по меньшей мере 5 градусов, по меньшей мере 10 градусов, по меньшей мере 15 градусов, по меньшей мере 20 градусов, по меньшей мере 25 градусов, по меньшей мере 30 градусов, по меньшей мере 35 градусов, по меньшей мере 40 градусов и/или по меньшей мере 45 градусов. В дополнительном или альтернативном варианте реализации изобретения угол 164 волокон также может составлять меньше чем 85 градусов, меньше чем 80 градусов, меньше чем 75 градусов, меньше чем 70 градусов, меньше чем 65 градусов, меньше чем 60 градусов, меньше чем 55 градусов, меньше чем 50 градусов и/или меньше чем 40 градусов.
Как проиллюстрировано прерывистыми линиями на Фиг. 5, упрочняющие волокна 90 также могут быть ориентированы для образования двумерной конструкции внутри данного отрезка композитной ленты 160. Иллюстративные неисключительные примеры двумерной конструкции включают в себя сетку, тканую конструкцию, ткань и/или неупорядоченную совокупность упрочняющих волокон 90. Также настоящим изобретением охватывается техническое решение, согласно которому упрочняющие волокна 90 могут образовывать трехмерную конструкцию внутри данного отрезка композитной ленты 160. Иллюстративные неисключительные примеры трехмерной конструкций включают в себя сетку, тканую конструкцию, ткань, неупорядоченную совокупность упрочняющих волокон и/или две или большее количество двумерных конструкций упрочняющих волокон, уложенных в стопу поверх друг друга.
Фиг. 7 является изображением поперечного сечения радиусного заполнителя 390 в соответствии с настоящим изобретением. Как раскрыто, радиусный заполнитель 390 включает в себя множество отрезков композитной ленты 160. Кроме того, по меньшей мере часть указанного множества отрезков композитной ленты 160 ориентирована под косым углом относительно остальных из указанного множества отрезков композитной ленты 160 внутри радиусного заполнителя 390.
Фиг. 7 иллюстрирует конкретную относительную ориентацию отрезков композитной ленты 160 внутри радиусного заполнителя 390; однако другие относительные ориентации также охватываются настоящим изобретением, например, те относительные ориентации, которые могут быть выбраны на основании, по меньшей мере частично, конкретного поля свойств материалов данной переходной области 40, как раскрыто в настоящем документе. Фиг. 7 также иллюстрирует что, как раскрыто, переходная область 40 может образовывать область 80 основного механического напряжения, которая может включать в себя и/или задавать направления 82 основного механического напряжения, и по меньшей мере часть указанного множества отрезков композитной ленты 160 может быть ориентирована таким образом, что направление 162 оси ее упрочняющих волокон 90 проходит по меньшей мере по существу параллельно направлению основного механического напряжения. В дополнительном или альтернативном варианте реализации изобретения и как также раскрыто, радиусный заполнитель 390 может образовывать одну или большее количество вершинных областей 84, и по меньшей мере часть указанного множества отрезков композитной ленты может быть ориентирована таким образом, что ее упрочняющие волокна 90 задают направление 162 оси волокон, которое направлено в вершинную область 84 и/или проходит внутри вершинной области 84.
Фиг. 8 является схематическим представлением системы 100 для формирования радиусного заполнителя 390 в соответствии с настоящим изобретением. Фиг. 8 иллюстрирует направления 162 оси волокон для отрезков композитной ленты 160, которые могут быть скомбинированы в формующей головке 306 для получения радиусного заполнителя 390 в соответствии с настоящим изобретением и/или косых углов для отрезков композитной ленты 160 внутри радиусных заполнителей 390 в соответствии с настоящим изобретением. На Фиг. 8 множество отрезков композитной ленты 160 могут быть поданы к формующей головке 306 в соответствии с настоящим изобретением. Формующая головка 306 также может быть упомянута в настоящем документе как головка 306 для радиусного заполнителя и может быть выполнена с возможностью приема указанного множества отрезков композитной ленты 160 и с возможностью сбора в ней в одном месте указанного множества отрезков композитной ленты 160 для получения и/или выработки радиусного заполнителя 390. Иллюстративные неисключительные примеры формующей головки 306 проиллюстрированы на Фиг. 9-11 и описаны в настоящем документе. Дополнительные иллюстративные неисключительные примеры формующей головки 306 и/или систем 100, которые включают в себя формующую головку 306 и/или, которая может быть использована для образования радиусного заполнителя 390 раскрыты в патентной заявке США №2014/0034236, полное содержание которой включено в данное описание путем ссылки.
Как раскрыто, каждый отрезок композитной ленты 160 может включать в себя множество упрочняющих волокон 90 и материал 92 на основе смолы. Кроме того, указанное множество упрочняющих волокон 90 данного отрезка композитной ленты 160 может быть ориентировано под любым подходящим углом 164 волокон относительно ее продольной оси 392. Продольная ось 392 также может быть упомянута в настоящем документе как продольная ось 392 радиусного заполнителя при комбинировании отрезков композитной ленты 160 для образования радиусного заполнителя 390. Указанное также проиллюстрировано на Фиг. 8 позиционным обозначением 164, на которой схематически показаны сечения различных отрезков композитной ленты 160, включающих в себя упрочняющие волокна 90. Как проиллюстрировано позиционным обозначением 166, угол 164 волокон может составлять ноль градусов (т.е. направление 162 оси волокон может быть параллельным продольной оси 392). При этих условиях волокна 90 могут казаться имеющими сечение наподобие кругового и/или могут иметь относительно небольшую площадь сечения.
В дополнительном или альтернативном варианте реализации изобретения и как проиллюстрировано позиционным обозначением 168, угол 164 волокон может составлять конечный угол контакта, который находится между 0 градусами и 90 градусами, например составлять 45 градусов (т.е. направление 162 оси волокон и продольная ось 392 могут образовывать между собой угол 164 волокон 45 градусов). При этих условиях волокна 90 могут казаться имеющими более продолговатое сечение и/или могут иметь относительно большую площадь сечения.
В дополнительном или альтернативном варианте реализации изобретения и как проиллюстрировано позиционным обозначением 170, угол 164 волокон может составлять приблизительно 90 градусов (т.е. направление 162 оси волокон и продольная ось 392 могут образовывать угол 164 волокон 90 градусов между ними). При этих условиях волокна 90 могут казаться имеющими линейное сечение.
Фиг. 9-11 представляют собой схематические изображения формующей головки 306 в соответствии с настоящим изобретением. Формующая головка 306 включает в себя корпус 330 головки, который образует первую сторону 332 и вторую сторону 334. Как показано на Фиг. 9-10, первая сторона 332 образует множество первых отверстий 336, которые выполнены с возможностью приема указанного множества отрезков композитной ленты 160 (как показано на Фиг. 8). Как показано на Фиг. 10, указанное множество первых отверстий направляет указанное множество отрезков композитной ленты 160 в множество каналов 340, которые выполнены внутри корпуса 330 головки. Указанное множество каналов 340 может сходиться друг с другом внутри корпуса 330 головки и может заставлять указанное множество отрезков композитной ленты 160 контактировать и/или прижиматься друг к другу внутри корпуса 330 головки перед выходом формующей головки 306 через второе отверстие 338, которое выполнено в пределах второй стороны 334, как показано на Фиг. 11.
Фиг. 12 является блок-схемой, изображающей способы 400 формирования радиусного заполнителя для композитной конструкции в соответствии с настоящим изобретением. Композитная конструкция может включать в себя множество слоев композиционного материала, которые сходятся внутри переходной области с образованием удлиненного полостного пространства. Радиусный заполнитель может быть выполнен с возможностью прохождения внутри удлиненного полостного пространства и/или поддержки части указанного множества слоев композиционного материала, который образует удлиненное полостное пространство. Способы 400 могут включать в себя моделирование радиусного заполнителя на этапе 410 и/или моделирование переходной области на этапе 420. Способы 400 включают в себя определение формы поперечного сечения удлиненного полостного пространства на этапе 430 и определяют поле свойств материалов переходной области на этапе 440. Способы 400 кроме того могут включать в себя определение свойства множества отрезков композитной ленты, которая образует радиусный заполнитель на этапе 450 и/или формирует слоистую стопу из композитной ленты на этапе 460. Способы 400 кроме того включают в себя формирование радиусного заполнителя на этапе 470, и они могут включать в себя размещение радиусного заполнителя внутри композитной конструкции на этапе 480.
Моделирование радиусного заполнителя на этапе 410 может включать в себя моделирование, установление и/или определение какого-либо подходящего свойства радиусного заполнителя. В качестве иллюстративного неисключительного примера, моделирование на этапе 410 может включать в себя моделирование поля свойств материалов радиусного заполнителя. Иллюстративные неисключительные примеры поля свойств материалов радиусного заполнителя включают в себя поле жесткости радиусного заполнителя, поле коэффициента теплового расширения радиусного заполнителя, поле механических напряжений радиусного заполнителя и/или поле усадки смолы радиусного заполнителя. Настоящим изобретением охватывается техническое решение, согласно которому моделирование на этапе 410 может включать в себя моделирование любым подходящим образом. В качестве иллюстративных неисключительных примеров, моделирование на этапе 410 может включать в себя математическое моделирование радиусного заполнителя и/или анализ радиусного заполнителя методом конечных элементов.
Моделирование переходной области на этапе 420 может включать в себя моделирование, установление и/или определение какого-либо подходящего свойства переходной области. В качестве иллюстративного неисключительного примера, моделирование на этапе 420 может включать в себя моделирование поля свойств материалов переходной области, например с тем, чтобы позволить и/или облегчить определение на этапе 440.
Настоящим изобретением охватывается техническое решение, согласно которому моделирование на этапе 420 может включать в себя моделирование любой подходящей части композитной конструкции при любых подходящих условиях. В качестве иллюстративных неисключительных примеров, моделирование на этапе 420 может включать в себя моделирование переходной области, моделирование отверждения переходной области, моделирование переходной области во время эксплуатации композитной конструкции, моделирование композитной конструкции, моделирование отверждения композитной конструкции и/или моделирование композитной конструкции во время эксплуатации композитной конструкции.
Определение формы поперечного сечения удлиненного полостного пространства на этапе 430 может включать в себя определение формы поперечного сечения удлиненного полостного пространства любым подходящим образом. В качестве иллюстративных неисключительных примеров, определение на этапе 430 может включать в себя моделирование композитной конструкции, переходной области и/или удлиненного полостного пространства. В качестве еще одного иллюстративного неисключительного примера, определение на этапе 430 может включать в себя измерение удлиненного полостного пространства. В качестве еще одного иллюстративного неисключительного примера, определение на этапе 430 может включать в себя установление и/или определение необходимой формы поперечного сечения удлиненного полостного пространства.
Определение поля свойств материалов переходной области на этапе 440 может включать в себя определение любого подходящего поля свойств материалов переходной области любым подходящим образом. В качестве иллюстративного неисключительного примера, определение на этапе 440 может включать в себя моделирование композитной конструкции, переходной области и/или удлиненного полостного пространства, например, посредством моделирования на этапе 420. В качестве еще одного иллюстративного неисключительного примера, определение на этапе 440 может включать в себя измерение поля свойств материалов переходной области. В качестве еще одного иллюстративного неисключительного примера, определение на этапе 440 может включать в себя установление и/или определение необходимого поля свойств материалов переходной области.
Настоящим изобретением охватывается техническое решение, согласно которому определение на этапе 440 может включать в себя определение любого подходящего поля свойств материалов переходной области в любых подходящих размере, комбинации размеров, направлении и/или комбинации направлений. Иллюстративные неисключительные примеры поля свойств материалов переходной области включают в себя поле жесткости переходной области, поле коэффициента теплового расширения переходной области, поле механических напряжений переходной области и/или поле усадки смолы переходной области.
Определение на этапе 440 может включать в себя определение одномерного поля свойств материалов переходной области, определение двумерного поля свойств материалов переходной области и/или определение трехмерного поля свойств материалов переходной области. В качестве еще одного конкретного, но иллюстративного неисключительного примера, определение на этапе 440 может включать в себя определение первого значения поля свойств материалов переходной области в первом направлении, проходящем вдоль удлиненного полостного пространства, определение второго значения поля свойств материалов переходной области во втором направлении, которое перпендикулярно первому направлению, и/или определение третьего значения поля свойств материалов переходной области в третьем направлении, которое перпендикулярно первому направлению и второму направлению. В качестве еще одного конкретного, но иллюстративного неисключительного примера, определение на этапе 440 также может включать в себя установление матрицы и/или решетки из значений поля свойств материалов в различных местах внутри переходной области.
В дополнительном или альтернативном варианте реализации изобретения определение на этапе 440 также может включать в себя определение области основного механического напряжения внутри переходной области и/или определение направления основного механического напряжения внутри области основного механического напряжения. Область основного механического напряжения может включать в себя и/или представлять собой часть переходной области, которая имеет наибольшее механическое напряжение и/или которая имеет большее значение, чем пороговое значение механического напряжения. Направление основного механического напряжения может быть направлением, или средним направлением, по которому происходит приложение механического напряжения внутри области основного механического напряжения.
Определение свойства указанного множества отрезков композитной ленты на этапе 450 может включать в себя определение и/или установление какого-либо подходящего свойства любой подходящей части указанного множества отрезков композитной ленты. Определение на этапе 450 может быть основано на любых подходящих критериях и может быть выполнено с любой подходящей последовательностью в способах 400, например, перед формированием на этапе 470.
В качестве иллюстративного неисключительного примера, определение на этапе 450 может включать в себя определение и/или установление ширины каждого отрезка из указанного множества отрезков композитной ленты на основании, по меньшей мере частично, формы поперечного сечения удлиненного полостного пространства и/или поля свойств материалов переходной области. В качестве еще одного иллюстративного неисключительного примера, определение на этапе 450 может включать в себя определение и/или установление толщины каждого отрезка из указанного множества отрезков композитной ленты на основании, по меньшей мере частично, формы поперечного сечения удлиненного полостного пространства и/или поля свойств материалов переходной области.
В качестве еще одного иллюстративного неисключительного примера, определение на этапе 450 также может включать в себя определение и/или установление направления оси волокон внутри каждого отрезка из указанного множества отрезков композитной ленты на основании, по меньшей мере частично, формы поперечного сечения удлиненного полостного пространства и/или поля свойств материалов переходной области. В качестве еще одного иллюстративного неисключительного примера, определение на этапе 450 может включать в себя определение и/или установление относительного положения каждого отрезка из указанного множества отрезков композитной ленты внутри радиусного заполнителя на основании, по меньшей мере частично, формы поперечного сечения удлиненного полостного пространства и/или поля свойств материалов переходной области.
Формирование слоистой стопы композитной ленты на этапе 460 может включать в себя формирование любой подходящей слоистой стопы, которая включает в себя два или большее количество отрезков композитной ленты и может быть выполнено перед формированием на этапе 470. В качестве иллюстративного неисключительного примера, слоистая стопа композитной ленты может включать в себя первый отрезок композитной ленты, который задает первое направление оси волокон, и второй отрезок композитной ленты, который задает второе направление оси волокон, которое является отличным от первого направления оси волокон. В качестве еще одного конкретного, но иллюстративного неисключительного примера, первое направление оси волокон может быть по меньшей мере по существу параллельным продольной оси указанного отрезка композитной ленты (т.е. первое направление оси волокон может быть ориентировано под углом волокон ноль градусов, как показано на Фиг. 4), при этом второе направление оси волокон может быть по меньшей мере по существу перпендикулярным продольной оси указанного отрезка композитной ленты (т.е. второе направление оси волокон может быть ориентировано под углом волокон 90 градусов, как показано на Фиг. 6). Это может обеспечивать возможность формирования на этапе 470 с использованием процесса получения одноосно ориентированного волокнистого пластика без разрезания второго отрезка композитной ленты.
Формирование радиусного заполнителя на этапе 470 может включать в себя формирование радиусного заполнителя любым подходящим образом. В качестве иллюстративного неисключительного примера, формирование на этапе 470 может включать в себя комбинирование, на этапе 472, указанного множества отрезков композитной ленты с образованием формы сечения радиусного заполнителя, которая соответствует форме поперечного сечения удлиненного полостного пространства. В качестве еще одного иллюстративного неисключительного примера, формирование на этапе 470 также может включать в себя ориентирование, на этапе 474, указанного множества отрезков упрочняющего волокна в каждом отрезке из указанного множества отрезков композитной ленты на основании, по меньшей мере частично, поля свойств материалов переходной области. Каждый отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты может включать в себя соответствующее множество отрезков упрочняющего волокна и материал на основе смолы, и указанное множество отрезков упрочняющего волокна в каждом отрезке из указанного множества отрезков композитной ленты задает соответствующее направление оси волокон.
Комбинирование на этапе 472 может включать в себя комбинирование любым подходящим образом и может включать в себя комбинирование таким образом, что наружная поверхность радиусного заполнителя образована отрезками композитной ленты, которые имеют или задают направление оси волокон, параллельное продольной оси радиусного заполнителя. В качестве иллюстративного неисключительного примера, комбинирование на этапе 472 может включать в себя комбинирование с использованием процесса получения одноосно ориентированного волокнистого пластика. В качестве еще одного иллюстративного неисключительного примера, комбинирование на этапе 472 также может включать в себя комбинирование с использованием процесса прессового формования.
В качестве более конкретного, но иллюстративного неисключительного примера, комбинирование на этапе 472 может включать в себя прием указанного множества отрезков композитной ленты в множество первых отверстий на первой стороне формующей головки, прижатие указанного множества отрезков композитной ленты друг к другу внутри формующей головки для образования радиусного заполнителя и вытягивание радиусного заполнителя из (одного) второго отверстия на второй стороне формующей головки. При этих условиях комбинирование на этапе 472 может быть по меньшей мере по существу непрерывным процессом, в котором прием, сжатие и вытягивание выполняют одновременно и/или совместно. В формующей головке может быть выполнено множество каналов, проходящих между указанным множеством первых отверстий и вторым отверстием, а ориентирование на этапе 474 может включать в себя выбор относительной ориентации указанного множества каналов, например, посредством выбора формующей головки и/или посредством выбора конфигурации указанного множества каналов внутри формующей головки.
Ориентирование на этапе 474 может включать в себя ориентирование таким образом, что поле свойств материалов радиусного заполнителя соответствует полю свойств материалов переходной области и/или основано на поле свойств материалов переходной области. Указанное может включать в себя ориентирование таким образом, что поле свойств материалов радиусного заполнителя согласовано с полем свойств материалов переходной области в пределах пороговой разности полей свойств материалов в месте сопряжения между переходной областью и радиусным заполнителем. Иллюстративные неисключительные примеры пороговой разности полей свойств материалов раскрыты в настоящем документе.
Если определение на этапе 440 включает в себя определение области основного механического напряжения и/или направления основного механического напряжения, ориентирование на этапе 474 кроме того может включать в себя ориентирование таким образом, что по меньшей мере один отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты задает соответствующее направление оси волокон, проходящее внутри части радиусного заполнителя, который размещен внутри области основного механического напряжения и/или который выровнен по меньшей мере по существу параллельно направлению основного механического напряжения. Если способы 400 включают в себя моделирование на этапе 410 и/или моделирование на этапе 420, ориентирование на этапе 474 может включать в себя ориентирование на основании, по меньшей мере частично, моделирования на этапе 410 и/или моделирования на этапе 420.
Размещение радиусного заполнителя внутри композитной конструкции на этапе 480 может включать в себя размещение и/или расположение радиусного заполнителя внутри композитной конструкции. Указанное может включать в себя размещение и/или расположение таким образом, что радиусный заполнитель проходит внутри удлиненного полостного пространства и/или контактирует с указанным множеством слоев композиционного материала, который образует удлиненное полостное пространство. Настоящим изобретением охватывается техническое решение, согласно которому, следом за размещением на этапе 480, способы 400 кроме того могут включать в себя нагрев и/или отверждение композитной конструкции.
Иллюстративные неисключительные примеры объекта изобретения в соответствии с настоящим изобретением описаны в следующих перечисленных пунктах:
А1. Способ формирования радиусного заполнителя для композитной конструкции, согласно которому
композитная конструкция включает в себя множество слоев композиционного материала, которые сходятся внутри переходной области с образованием удлиненного полостного пространства, и кроме того
радиусный заполнитель выполнен с возможностью прохождения внутри удлиненного полостного пространства, а способ включает этапы, согласно которым:
определяют форму поперечного сечения удлиненного полостного пространства;
определяют поле свойств материалов переходной области и
формируют радиусный заполнитель, причем формирование включает в себя этапы, согласно которым:
- комбинируют множество отрезков композитной ленты с образованием формы поперечного сечения радиусного заполнителя, которая соответствует форме поперечного сечения удлиненного полостного пространства, при этом
каждый отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты включает в себя соответствующее множество отрезков упрочняющего волокна и материал на основе смолы, и кроме того
каждый отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты задает направление оси волокон; и
- ориентируют указанное множество отрезков упрочняющего волокна каждого отрезка из указанного множества отрезков композитной ленты на основании, по меньшей мере частично, поля свойств материалов переходной области.
А2. Способ по пункту А1, согласно которому определение формы поперечного сечения удлиненного полостного пространства включает в себя по меньшей мере одно из следующего: моделирование композитной конструкции и определение необходимой формы поперечного сечения для удлиненного полостного пространства.
A3. Способ по любому из пунктов А1-А2, согласно которому определение поля свойств материалов переходной области включает в себя по меньшей мере одно из следующего: моделирование переходной области, моделирование отверждения переходной области, моделирование переходной области во время эксплуатации композитной конструкции, моделирование композитной конструкции, моделирование отверждения композитной конструкции и моделирование композитной конструкции во время эксплуатации композитной конструкции.
А4. Способ по любому из пунктов А1-А3, согласно которому ориентирование включает в себя ориентирование таким образом, что поле свойств материалов радиусного заполнителя по меньшей мере:
(i) соответствует полю свойств материалов переходной области и/или
(ii) согласовано с полем свойств материалов переходной области в пределах пороговой разности полей свойств материалов в месте сопряжения между переходной областью и радиусным заполнителем.
А5. Способ по пункту А4, согласно которому пороговая разность полей свойств материалов меньше чем 50%, меньше чем 40%, меньше чем 30%, меньше чем 20%, меньше чем 15%, меньше чем 10%, меньше чем 5%, меньше чем 2,5% или меньше чем 1% поля свойств материалов переходной области.
А6. Способ по любому из пунктов А1-А5, согласно которому определение поля свойств материалов переходной области включает в себя по меньшей мере одно из следующего: определение двумерного поля свойств материалов переходной области и определение трехмерного поля свойств материалов переходной области.
А7. Способ по любому из пунктов А1-А6, согласно которому поле свойств материалов переходной области имеет первое значение поля в первом направлении, проходящем вдоль удлиненного полостного пространства, второе значение поля во втором направлении, которое перпендикулярно первому направлению, и третье значение в третьем направлении, которое перпендикулярно первому направлению и второму направлению.
А8. Способ по пункту А7, согласно которому определение поля свойств материалов переходной области включает в себя определение по меньшей мере двух, а в частном случае всех, значений из первого значения поля, второго значения поля и третьего значения поля.
А9. Способ по любому из пунктов А7-А8, согласно которому определение поля свойств материалов переходной области включает в себя определение второго значения поля и третьего значения поля.
А10. Способ по любому из пунктов А1-А9, согласно которому поле свойств материалов переходной области включает в себя поле жесткости переходной области, причем в частном случае определенное/указанное поле свойств материалов радиусного заполнителя включает в себя поле жесткости радиусного заполнителя.
А11. Способ по любому из пунктов А1-А10, согласно которому поле свойств материалов переходной области включает в себя поле коэффициента теплового расширения переходной области, причем в частном случае определенное/указанное поле свойств материалов радиусного заполнителя включает в себя поле коэффициента теплового расширения радиусного заполнителя.
А12. Способ по любому из пунктов А1-А11, согласно которому поле свойств материалов переходной области включает в себя поле механических напряжений переходной области, причем в частном случае определенное/указанное поле свойств материалов радиусного заполнителя включает в себя поле механических напряжений радиусного заполнителя.
А13. Способ по любому из пунктов А1-А12, согласно которому определение поля свойств материалов переходной области включает в себя определение области основного механического напряжения внутри переходной области и определение направления основного механического напряжения внутри области основного механического напряжения, и кроме того при этом ориентирование включает в себя ориентирование таким образом, что по меньшей мере один отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты задает соответствующее направление оси волокон, проходящее внутри части радиусного заполнителя, который размещен внутри области основного механического напряжения и по меньшей мере по существу параллельно направлению основного механического напряжения.
А14. Способ по любому из пунктов А1-А13, согласно которому поле свойств материалов переходной области включает в себя поле усадки смолы переходной области, которое соответствует усадке материала на основе смолы в указанном множестве слоев композиционного материала во время отверждения композитной конструкции, причем в частном случае определенное/указанное поле свойств материалов радиусного заполнителя включает в себя поле усадки смолы радиусного заполнителя, которое соответствует усадке материала на основе смолы внутри радиусного заполнителя во время отверждения композитной конструкции.
А15. Способ по любому из пунктов А1-А14, согласно которому способ кроме того включает в себя моделирование радиусного заполнителя, и кроме того при этом ориентирование включает в себя ориентирование на основании указанного моделирования.
А16. Способ по любому из пунктов А1-А15, согласно которому перед комбинированием способ кроме того включает определение ширины каждого отрезка из указанного множества отрезков композитной ленты на основании, по меньшей мере частично, по меньшей мере одного из следующего: форма поперечного сечения удлиненного полостного пространства и пола свойств материалов переходной области.
А17. Способ по любому из пунктов А1-А16, согласно которому перед комбинированием способ кроме того включает в себя определение толщины каждого отрезка из указанного множества отрезков композитной ленты на основании, по меньшей мере частично, по меньшей мере одного из следующего: форма поперечного сечения удлиненного полостного пространства и поле свойств материалов переходной области.
А18. Способ по любому из пунктов А1-А17, согласно которому перед комбинированием способ кроме того включает в себя определение направления оси волокон внутри каждого отрезка из указанного множества отрезков композитной ленты на основании, по меньшей мере частично, по меньшей мере одного из следующего: форма поперечного сечения удлиненного полостного пространства и поле свойств материалов переходной области.
А19. Способ по любому из пунктов А1-А18, согласно которому перед комбинированием способ кроме того включает в себя установление относительного положения каждого отрезка из указанного множества отрезков композитной ленты внутри радиусного заполнителя на основании, по меньшей мере частично, по меньшей мере одного из следующего: форма поперечного сечения удлиненного полостного пространства и поле свойств материалов переходной области.
А20. Способ по любому из пунктов А1-А19, согласно которому перед комбинированием способ кроме того включает в себя формирование слоистой стопы композитной ленты, которая включает в себя по меньшей мере первый отрезок композитной ленты и второй отрезок композитной ленты, причем первое направление оси волокон первого отрезка композитной ленты отличается от второго направления оси волокон второго отрезка композитной ленты.
А21. Способ по любому из пунктов А1-А20, согласно которому комбинирование включает в себя комбинирование таким образом, что каждый отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты, который образует наружную поверхность радиусного заполнителя, задает направление оси волокон, параллельное продольной оси радиусного заполнителя.
А22. Способ по любому из пунктов А1-А21, согласно которому комбинирование включает в себя комбинирование с использованием процесса получения одноосно ориентированного волокнистого пластика.
А23. Способ по любому из пунктов А1-А22, согласно которому комбинирование включает в себя комбинирование с использованием процесса прессового формования.
А24. Способ по любому из пунктов А1-А23, согласно которому комбинирование включает в себя:
(i) прием указанного множества отрезков композитной ленты в множество первых отверстий на первой стороне формующей головки;
(ii) прижатие указанного множества отрезков композитной ленты друг к другу внутри формующей головки для образования радиусного заполнителя и
(iii) вытягивание радиусного заполнителя из второго отверстия на второй стороне формующей головки, причем прием, прижатие и вытягивание выполняют одновременно.
А25. Способ по пункту А24, согласно которому формующая головка образует множество каналов, которые проходят между указанным множеством первых отверстий и вторым отверстием, и кроме того при этом ориентирование включает в себя выбор относительной ориентации из указанного множества каналов.
А26. Способ по любому из пунктов А1-А25, согласно которому способ кроме того включает в себя размещение радиусного заполнителя внутри композитной конструкции.
B1. Радиусный заполнитель для композитной конструкции, в котором композитная конструкция включает в себя множество слоев композиционного материала, которые сходятся внутри переходной области с образованием удлиненного полостного пространства, причем
указанное множество слоев композиционного материала задает поле свойств материалов переходной области, и кроме того
радиусный заполнитель выполнен с возможностью прохождения внутри удлиненного полостного пространства и содержит:
множество отрезков композитной ленты; при этом
каждый отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты включает в себя соответствующее множество отрезков упрочняющего волокна и материал на основе смолы;
указанное множество отрезков упрочняющего волокна в каждом отрезке из указанного множества отрезков композитной ленты задает направление оси волокон; а также
каждый отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты задает соответствующее направление оси волокон, которое выбрано на основании, по меньшей мере частично, поля свойств материалов переходной области.
B2. Радиусный заполнитель по пункту В1, в котором поле свойств материалов переходной области представляет собой по меньшей мере двумерное поле свойств материалов переходной области и/или трехмерное поле свойств материалов переходной области.
B3. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В2, в котором поле свойств материалов радиусного заполнителя по меньшей мере:
(i) соответствует полю свойств материалов переходной области и/или
(ii) согласовано с полем свойств материалов переходной области в пределах пороговой разности полей свойств материалов в месте сопряжения между переходной областью и радиусным заполнителем.
B4. Радиусный заполнитель по пункту В6, в котором пороговая разность полей свойств материалов меньше чем 50%, меньше чем 40%, меньше чем 30%, меньше чем 20%, меньше чем 15%, меньше чем 10%, меньше чем 5%, меньше чем 2,5% или меньше чем 1% поля свойств материалов переходной области.
B5. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В3-В4, в котором поле свойств материалов радиусного заполнителя представляет собой по меньшей мере двумерное поле свойств материалов радиусного заполнителя и/или трехмерное поле свойств материалов радиусного заполнителя.
B6. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В3-В5, в котором поле свойств материалов переходной области имеет первое значение поля в первом направлении, проходящем вдоль удлиненного полостного пространства, второе значение поля во втором направлении, которое перпендикулярно первому направлению, и третье значение поля в третьем направлении, которое перпендикулярно первому направлению и второму направлению.
B7. Радиусный заполнитель по пункту В6, в котором поле свойств материалов радиусного заполнителя соответствует полю свойств материалов переходной области по меньшей мере в двух, а в частном случае всех, направлениях из первого направления, второго направления и третьего направления.
B8. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В6-В7, в котором поле свойств материалов радиусного заполнителя соответствует полю свойств материалов переходной области во втором направлении и в третьем направлении.
B9. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В8, в котором поле свойств материалов переходной области включает в себя поле жесткости переходной области, причем в частном случае определенное/указанное поле свойств материалов радиусного заполнителя включает в себя поле жесткости радиусного заполнителя.
B10. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В9, в котором поле свойств материалов переходной области включает в себя поле коэффициента теплового расширения переходной области, причем в частном случае определенное/указанное поле свойств материалов радиусного заполнителя включает в себя поле коэффициента теплового расширения радиусного заполнителя.
B11. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В10, в котором поле свойств материалов переходной области включает в себя поле механических напряжений переходной области, причем в частном случае определенное/указанное поле свойств материалов радиусного заполнителя включает в себя поле механических напряжений радиусного заполнителя.
B12. Радиусный заполнитель по пункту В11, в котором поле механических напряжений переходной области задает область основного механического напряжения внутри переходной области и направление основного механического напряжения внутри области основного механического напряжения.
B13. Радиусный заполнитель по пункту В12, в котором по меньшей мере один отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты задает соответствующее направление оси волокон, проходящее внутри части радиусного заполнителя, который размещен внутри области основного механического напряжения и по меньшей мере по существу параллельно направлению основного механического напряжения.
B14. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В12-В13, в котором направление основного механического напряжения измерено перпендикулярно определенной/указанной продольной оси удлиненного полостного пространства.
B15. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В12-В14, в котором определенная, или любая, плоскость, которая проходит через радиусный заполнитель и является перпендикулярной направлению основного механического напряжения, пересекает указанное множество отрезков упрочняющего волокна по меньшей мере одного отрезка из указанного множества отрезков композитной ленты.
B16. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В15, в котором радиусный заполнитель образует вершинную область в плоскости, которая перпендикулярна продольной оси радиусного заполнителя, и кроме того при этом по меньшей мере один отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты задает соответствующее направление оси волокон, которое направлено в вершинную область.
B17. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В16, в котором поле свойств материалов переходной области включает в себя поле усадки смолы переходной области, которое описывает усадку материала на основе смолы в указанном множестве слоев композиционного материала во время отверждения композитной конструкции, причем в частном случае определенное/указанное поле свойств материалов радиусного заполнителя включает в себя поле усадки смолы радиусного заполнителя, которое описывает усадку материала на основе смолы внутри радиусного заполнителя во время отверждения композитной конструкции.
B18. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В17, в котором указанное множество отрезков композитной ленты находится в физическом контакте друг с другом внутри радиусного заполнителя.
B19. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В18, в котором радиусный заполнитель по меньшей мере по существу, и в частном случае полностью, заполняет удлиненное полостное пространство.
B20. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В19, в котором указанное множество слоев композиционного материала включает в себя первый слой композиционного материала, второй слой композиционного материала и третий слой композиционного материала, причем
первый слой композиционного материала и второй слой композиционного материала образуют между собой первую контактную область,
второй слой композиционного материала и третий слой композиционного материала образуют между собой вторую контактную область,
третий слой композиционного материала и первый слой композиционного материала образуют между собой третью контактную область, и при этом первая контактная область, вторая контактная область и третья контактная область оканчиваются внутри удлиненного полостного пространства.
B21. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В20, в котором указанное множество отрезков композитной ленты не находится в одной плоскости друг с другом.
B22. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В21, в котором по меньшей мере один отрезок композитной ленты указанного множества отрезков композитной ленты находится в прямом физическом контакте с другим отрезком из указанного множества отрезков композитной ленты и не находится с этим другим отрезком в одной плоскости.
B23. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В22, в котором радиусный заполнитель не включает в себя разделительный материал на основе смолы, который отделяет указанное множество отрезков композитной ленты друг от друга.
B24. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В23, в котором радиусный заполнитель не включает в себя термопластический материал на основе смолы, который отделяет указанное множество отрезков композитной ленты друг от друга.
B25. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В24, в котором по меньшей мере выбранный отрезок композитной ленты указанного множества отрезков композитной ленты размещен под косым углом относительно по меньшей мере части остальных из указанного множества отрезков композитной ленты.
B26. Радиусный заполнитель по пункту В25, в котором выбранный отрезок композитной ленты представляет собой первый отрезок композитной ленты, а косой угол представляет собой первый косой угол, и кроме того радиусный заполнитель включает в себя второй отрезок композитной ленты, который размещен под вторым косым углом относительно первого отрезка композитной ленты и указанной части остальных из указанного множества отрезков композитной ленты.
B27. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В25-В26, в котором косой угол составляет по меньшей мере 5 градусов, по меньшей мере 10 градусов, по меньшей мере 15 градусов, по меньшей мере 20 градусов, по меньшей мере 25 градусов, по меньшей мере 30 градусов, по меньшей мере 35 градусов, по меньшей мере 40 градусов или по меньшей мере 45 градусов.
B28. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В25-В27, в котором косой угол составляет меньше чем 90 градусов, меньше чем 85 градусов, меньше чем 80 градусов, меньше чем 75 градусов, меньше чем 70 градусов, меньше чем 65 градусов, меньше чем 60 градусов, меньше чем 55 градусов, меньше чем 50 градусов или меньше чем 40 градусов.
B29. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В25-В28, в котором косой угол измерен в поперечном сечении радиусного заполнителя.
B30. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В29, в котором радиусный заполнитель образует по меньшей мере одно из следующего: треугольную форму поперечного сечения, клиновидную форму поперечного сечения и поперечного сечения, которое образовано основанием и множеством сходящихся под углом сторонами.
B31. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В30, в котором указанное множество отрезков композитной ленты включает в себя по меньшей мере 2, по меньшей мере 4, по меньшей мере 6, по меньшей мере 8, по меньшей мере 10, по меньшей мере 15, по меньшей мере 20, по меньшей мере 30, по меньшей мере 40, по меньшей мере 50, по меньшей мере 60 или по меньшей мере 80 отрезков композитной ленты.
B32. Радиусный заполнитель по пункту В31, в котором количество отрезков композитной ленты, которые включены в радиусный заполнитель, изменяется вдоль отрезка радиусного заполнителя.
B33. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В32, в котором каждый отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты задает длину и ширину.
B34. Радиусный заполнитель по пункту В33, в котором длина части указанного множества отрезков композитной ленты составляет по меньшей мере одну из следующих величин:
(i) по меньшей мере 1 метр (м), по меньшей мере 2 м, по меньшей мере 3 м, по меньшей мере 4 м, по меньшей мере 5 м, по меньшей мере 6 м, по меньшей мере 7 м, по меньшей мере 8 м, по меньшей мере 9 м, по меньшей мере 10 м, по меньшей мере 15 м или по меньшей мере 20 м и
(ii) меньше чем 50 м, меньше чем 40 м, меньше чем 30 м, меньше чем 25 м, меньше чем 20 м, меньше чем 15 м, меньше чем 10 м или меньше чем 5 м.
B35. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В33-В34, в котором ширина части указанного множества отрезков композитной ленты составляет по меньшей мере одну из следующих величин:
(i) по меньшей мере 3 миллиметра (мм), по меньшей мере 4 мм, по меньшей мере 5 мм, по меньшей мере 6 мм, по меньшей мере 7 мм, по меньшей мере 8 мм, по меньшей мере 9 мм, по меньшей мере 10 мм, по меньшей мере 11 мм, по меньшей мере 12 мм, по меньшей мере 14 мм, по меньшей мере 16 мм, по меньшей мере 18 мм, по меньшей мере 20 мм или по меньшей мере 24 мм и
(ii) меньше чем 50 мм, меньше чем 45 мм, меньше чем 40 мм, меньше чем 35 мм, меньше чем 30 мм, меньше чем 25 мм, меньше чем 20 мм, меньше чем 18 мм, меньше чем 16 мм, меньше чем 14 мм, меньше чем 12 мм, меньше чем 10 мм, меньше чем 8 мм, меньше чем 6 мм или меньше чем 4 мм.
B36. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В34-В35, в котором указанная часть указанного множества отрезков композитной ленты включает в себя по меньшей мере один отрезок композитной ленты, два отрезка композитной ленты, три отрезка композитной ленты, по меньшей мере 25% указанного множества отрезков композитной ленты, по меньшей мере 50% указанного множества отрезков композитной ленты, по меньшей мере 75% указанного множества отрезков композитной ленты или 100% указанного множества отрезков композитной ленты.
B37. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В36, в котором указанное множество отрезков упрочняющего волокна выполнено по меньшей мере из углерода, титана, алюминия, стекла и/или металла.
B38. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В37, в котором продольная ось волокон каждого из указанного множества отрезков упрочняющих волокон по существу параллельна направлению оси волокон, причем радиусный заполнитель задает продольную ось радиусного заполнителя, и кроме того направление оси волокон параллельно или ориентировано под углом волокон относительно продольной оси радиусного заполнителя.
B39. Радиусный заполнитель по пункту В38, в котором угол волокон включает в себя угол волокон, составляющий по меньшей мере одну из следующих величин:
(i) по меньшей мере 5 градусов, по меньшей мере 10 градусов, по меньшей мере 15 градусов, по меньшей мере 20 градусов, по меньшей мере 25 градусов, по меньшей мере 30 градусов, по меньшей мере 35 градусов, по меньшей мере 40 градусов или по меньшей мере 45 градусов и
(ii) меньше чем 85 градусов, меньше чем 80 градусов, меньше чем 75 градусов, меньше чем 70 градусов, меньше чем 65 градусов, меньше чем 60 градусов, меньше чем 55 градусов, меньше чем 50 градусов или меньше чем 40 градусов.
B40. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В39, в котором указанное множество отрезков упрочняющих волокон образует двумерную конструкцию внутри по меньшей мере части указанного множества отрезков композитной ленты, причем в частном случае двумерная конструкция включает в себя по меньшей мере одно из следующего: сетка, тканая конструкция, ткань и неупорядоченная совокупность упрочняющих волокон.
B41. Радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В40, в котором указанное множество отрезков упрочняющих волокон образуют трехмерную конструкцию внутри по меньшей мере части указанного множества отрезков композитной ленты, причем в частном случае трехмерная конструкция включает в себя по меньшей мере одно из следующего: сетка, тканая конструкция, ткань, неупорядоченная совокупность упрочняющих волокон и две или большее количество двумерных конструкций упрочняющих волокон, уложенных в стопу поверх друг друга.
С1. Композитная конструкция, содержащая:
множество слоев композиционного материала, которые сходятся внутри переходной области с образованием удлиненного полостного пространства; и
радиусный заполнитель по любому из пунктов В1-В41, причем радиусный заполнитель проходит внутри полостного пространства.
С2. Композитная конструкция по пункту С1, в которой радиусный заполнитель функционально прикреплен к указанному множеству слоев композиционного материала.
С3. Композитная конструкция по любому из пунктов С1-С2, в которой композитная конструкция включает в себя по меньшей мере одно из следующего: воздушный летательный аппарат, часть воздушного летательного аппарата, корпус фюзеляжа воздушного летательного аппарата, часть корпуса фюзеляжа воздушного летательного аппарата, крыло воздушного летательного аппарата, часть крыла воздушного летательного аппарата, стабилизатор воздушного летательного аппарата и часть стабилизатора воздушного летательного аппарата.
При использовании в настоящем документе термины "выборочный" и "выборочно" при модифицировании действия, движения, конфигурации или иной активности одного или большего количества компонентов или характеристик устройства, означают, что конкретное действие, движение, конфигурация или иная активность является прямым или непрямым результатом манипуляций, осуществляемых пользователем в отношении аспекта указанного устройства или его одного или большего количества компонентов.
При использовании в настоящем документе термины "приспособленный" и "выполненный с возможностью" означают, что элемент, компонент или другой предмет разработан и/или предназначен для выполнения данной функции. Таким образом, при использовании в настоящем документе термины "приспособленный" и "выполненный с возможностью" не должны толковаться означающими, что данный элемент, компонент или другой предмет просто "способен" выполнять определенную функцию, а что указанный элемент, компонент и/или другой предмет специально выбран, создан, реализован, использован, запрограммирован и/или разработан с целью выполнения этой функции. Также настоящим изобретением охватывается техническое решение, согласно которому элементы, компоненты и/или другой упомянутый объект, упомянутые как приспособленные для выполнения конкретной функции, могут дополнительно или в качестве альтернативы быть описаны как выполненные с возможностью выполнения этой функции и наоборот. Аналогичным образом, объект, упомянутый как выполненный с возможностью выполнения определенной функции, может дополнительно или в качестве альтернативы быть описан как способный функционировать для выполнения этой функции.
Различные раскрытые элементы устройств и описанные в настоящем документе операции способов не обязательно нужны для всех устройств и способов в соответствии с настоящим изобретением, причем настоящее раскрытие включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных описанных в настоящем документе элементов и операций.
Кроме того, один или большее количество из описанных в настоящем документе различных элементов и операций могут определять независимый объект, обладающий признаками изобретения, выделяемый и существующий отдельно от рассматриваемого в целом описанного устройства или способа.
В соответствии с этим, такой патентоспособный объект изобретения не обязан быть связанным с конкретными устройствами и способами, явно описанными в настоящем документе, и такой патентоспособный объект изобретения может найти применение в устройствах и/или способах, которые не описаны явно в настоящем документе.

Claims (41)

1. Способ (400) формирования радиусного заполнителя (390) для композитной конструкции (30), причем
композитная конструкция (30) включает в себя множество слоев композиционного материала (31), которые сходятся внутри переходной области (40) с образованием удлиненного полостного пространства (38), и, кроме того,
радиусный заполнитель (390) выполнен с возможностью прохождения внутри удлиненного полостного пространства (38),
при этом способ (400) включает этапы, согласно которым:
определяют форму поперечного сечения удлиненного полостного пространства (38);
определяют поле свойств материалов переходной области (40) и
формируют радиусный заполнитель (390), при этом формирование включает в себя этапы, согласно которым:
- комбинируют множество отрезков композитной ленты (160) с образованием формы поперечного сечения радиусного заполнителя (390), которая соответствует форме поперечного сечения удлиненного полостного (38) пространства, при этом
каждый отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты (160) включает в себя соответствующее множество отрезков упрочняющего волокна (90) и материал (92) на основе смолы, и
каждый отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты (160) задает направление (162) оси волокон; и
- ориентируют указанное множество отрезков упрочняющего волокна (90) каждого отрезка из указанного множества отрезков композитной ленты (160) на основании, по меньшей мере частично, поля свойств материалов переходной области (40).
2. Способ (400) по п. 1, согласно которому определение формы поперечного сечения удлиненного полостного (38) пространства включает в себя по меньшей мере одно из следующего: моделирование композитной конструкции (30) и определение необходимой формы поперечного сечения для удлиненного полостного (38) пространства.
3. Способ (400) по п. 1, согласно которому определение поля свойств материалов переходной области (40) включает в себя по меньшей мере одно из следующего: моделирование переходной области (40), моделирование отверждения переходной области (40), моделирование переходной области (40) во время эксплуатации композитной конструкции (30), моделирование композитной конструкции (30), моделирование отверждения композитной конструкции (30) и моделирование композитной конструкции (30) во время эксплуатации композитной конструкции (30).
4. Способ (400) по п. 1, согласно которому ориентирование включает в себя ориентирование таким образом, что поле свойств материалов радиусного заполнителя (390) соответствует полю свойств материалов переходной области (40).
5. Способ (400) по п. 1, согласно которому ориентирование включает в себя ориентирование таким образом, что поле свойств материалов радиусного заполнителя (390) согласовано с полем свойств материалов переходной области (40) в пределах 20% поля свойств материалов переходной области (40) в месте сопряжения (70) между переходной областью (40) и радиусным заполнителем (390).
6. Способ (400) по п. 1, согласно которому определение поля свойств материалов переходной области (40) включает в себя по меньшей мере одно из следующего: определение двумерного поля свойств материалов переходной области (40) и определение трехмерного поля свойств материалов переходной области (40).
7. Способ (400) по п. 1, согласно которому поле свойств материалов переходной области (40) включает в себя поле жесткости переходной области (40).
8. Способ (400) по п. 1, согласно которому поле свойств материалов переходной области (40) включает в себя поле коэффициента теплового расширения переходной области (40).
9. Способ (400) по п. 1, согласно которому поле свойств материалов переходной области (40) включает в себя поле (80) механических напряжений переходной области (40).
10. Способ (400) по п. 1, согласно которому определение поля свойств материалов переходной области (40) включает в себя определение области (80) основного механического напряжения внутри переходной области (40) и определение направления (82) основного механического напряжения внутри области (80) основного механического напряжения, и, кроме того, при этом ориентирование включает в себя ориентирование таким образом, что по меньшей мере один отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты (160) задает соответствующее направление (162) оси волокон, проходящее внутри части радиусного заполнителя (390), который размещен внутри области (80) основного механического напряжения, и по меньшей мере по существу параллельное направлению (82) основного механического напряжения.
11. Способ (400) по п. 1, согласно которому перед комбинированием способ (400), кроме того, включает в себя определение направления (82) оси волокон внутри каждого отрезка из указанного множества отрезков композитной ленты (160) на основании, по меньшей мере частично, по меньшей мере формы поперечного сечения удлиненного полостного (38) пространства и/или поля свойств материалов переходной области (40).
12. Способ (400) по п. 1, согласно которому перед комбинированием способ (400), кроме того, включает в себя установление относительного положения каждого отрезка из указанного множества отрезков композитной ленты (160) внутри радиусного заполнителя (390) на основании, по меньшей мере частично, по меньшей мере формы поперечного сечения удлиненного полостного (38) пространства и/или поля свойств материалов переходной области (40).
13. Способ (400) по п. 1, согласно которому комбинирование включает в себя комбинирование таким образом, что каждый отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты (160), который образует наружную поверхность радиусного заполнителя (390), задает направление (162) оси волокон, параллельное продольной оси (392) радиусного заполнителя (390).
14. Способ (400) по п. 1, согласно которому комбинирование включает в себя:
(i) прием указанного множества отрезков композитной ленты (160) в множество первых отверстий (336) на первой стороне (332) формующей головки (306);
(ii) прижатие указанного множества отрезков композитной ленты (160) друг к другу внутри формующей головки (306) для образования радиусного заполнителя (390) и
(iii) вытягивание радиусного заполнителя (390) из второго отверстия (338) на второй стороне (334) формующей головки (306), причем прием, прижатие и вытягивание выполняют одновременно.
15. Способ (400) по п. 1, согласно которому способ (400), кроме того, включает в себя размещение радиусного заполнителя (390) внутри композитной конструкции (30).
16. Радиусный заполнитель (390) для композитной конструкции (30), в котором композитная конструкция (30) включает в себя множество слоев (48) композиционного материала (31), которые сходятся внутри переходной области (40) с образованием удлиненного полостного (38) пространства, причем
указанное множество слоев (48) композиционного материала (31) задает поле свойств материалов переходной области (40), и, кроме того,
радиусный заполнитель (390) выполнен с возможностью прохождения внутри удлиненного полостного (38) пространства и содержит:
множество отрезков композитной ленты (160); при этом
каждый отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты (160) включает в себя соответствующее множество отрезков упрочняющего волокна (90), материал (92) на основе смолы;
указанное множество отрезков упрочняющего волокна (90) в каждом отрезке из указанного множества отрезков композитной ленты (160) задает направление (162) оси волокон; а также
каждый отрезок из указанного множества отрезков композитной ленты (160) задает соответствующее направление (162) оси волокон, которое выбрано на основании, по меньшей мере частично, поля свойств материалов переходной области (40).
17. Радиусный заполнитель (390) по п. 16, в котором поле свойств материалов радиусного заполнителя (390) соответствует полю свойств материалов переходной области (40).
18. Радиусный заполнитель (390) по п. 16, в котором поле свойств материалов радиусного заполнителя (390) согласовано с полем свойств материалов переходной области (40) в пределах 20% поля свойств материалов переходной области (40) в месте сопряжения (70) между переходной областью (40) и радиусным заполнителем (390).
19. Композитная конструкция (30), содержащая:
множество слоев (48) композиционного материала (31), которые сходятся внутри переходной области (40) с образованием удлиненного полостного (38) пространства; и
радиусный заполнитель (390) по п. 16, причем радиусный заполнитель (390) проходит внутри полостного (38) пространства.
20. Композитная конструкция (30) по п. 19, в которой композитная конструкция (30) включает в себя по меньшей мере одно из следующего: воздушный летательный аппарат (20), часть воздушного летательного аппарата (20), корпус фюзеляжа (22) воздушного летательного аппарата (20), часть корпуса фюзеляжа (22) воздушного летательного аппарата (20), крыло (23) воздушного летательного аппарата (20), часть крыла (23) воздушного летательного аппарата (20), стабилизатор (25) воздушного летательного аппарата (20) и часть стабилизатора (26) воздушного летательного аппарата (20).
RU2015102733A 2014-04-03 2015-01-28 Радиусные заполнители для композитных конструкций, композитные конструкции, которые включают в себя радиусные заполнители, и системы и способы их формирования RU2668651C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/244,690 US10035309B2 (en) 2014-04-03 2014-04-03 Radius fillers for composite structures, composite structures that include radius fillers, and systems and methods of forming the same
US14/244,690 2014-04-03

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2015102733A RU2015102733A (ru) 2016-08-20
RU2015102733A3 RU2015102733A3 (ru) 2018-07-06
RU2668651C2 true RU2668651C2 (ru) 2018-10-02

Family

ID=52785012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015102733A RU2668651C2 (ru) 2014-04-03 2015-01-28 Радиусные заполнители для композитных конструкций, композитные конструкции, которые включают в себя радиусные заполнители, и системы и способы их формирования

Country Status (8)

Country Link
US (2) US10035309B2 (ru)
EP (1) EP2933094B1 (ru)
JP (1) JP6616089B2 (ru)
KR (1) KR102266130B1 (ru)
CN (1) CN104972671B (ru)
AU (1) AU2015200558B2 (ru)
BR (1) BR102015005662B1 (ru)
RU (1) RU2668651C2 (ru)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9616594B2 (en) 2012-08-06 2017-04-11 The Boeing Company Radius fillers for composite structures, composite structures that include radius fillers, and systems and methods of forming the same
US10035309B2 (en) 2014-04-03 2018-07-31 The Boeing Company Radius fillers for composite structures, composite structures that include radius fillers, and systems and methods of forming the same
US9475256B2 (en) * 2014-07-10 2016-10-25 The Boeing Company Composite filler
US9643395B2 (en) 2014-08-20 2017-05-09 The Boeing Company Systems and methods for forming radius fillers for composite structures
US10105942B2 (en) 2014-08-20 2018-10-23 The Boeing Company Systems and methods for forming radius fillers for composite structures
EP3069848B1 (en) * 2015-03-20 2019-11-20 North Thin Ply Technology Sarl Method for forming a fiber-reinforced composite structure
US10329030B2 (en) * 2016-03-04 2019-06-25 The Boeing Company Conductive radius filler system and method
WO2018037767A1 (ja) * 2016-08-22 2018-03-01 三菱重工業株式会社 複合材部材、間隙材、引抜成形装置及び引抜成形方法
DE102017102552A1 (de) * 2017-02-09 2018-08-09 CG Rail - Chinesisch-Deutsches Forschungs- und Entwicklungszentrum für Bahn- und Verkehrstechnik Dresden GmbH Wagenkasten für ein Schienenfahrzeug
US11065830B2 (en) 2017-04-26 2021-07-20 The Boeing Company Pultrusion systems that apply lengthwise curvature to composite parts
CN107471687A (zh) * 2017-07-04 2017-12-15 西安飞机工业（集团）有限责任公司 一种复合材料液体成型中r区的填充方法
US10688711B2 (en) * 2017-07-14 2020-06-23 The Boeing Company Heat blanket assembly for forming a composite charge
US10766212B2 (en) * 2017-12-13 2020-09-08 The Boeing Company Method and apparatus for forming radius filler kits
CN110323908B (zh) * 2018-03-30 2021-04-09 南京梅山冶金发展有限公司 一种防断条电机转子
US10774653B2 (en) 2018-12-11 2020-09-15 Raytheon Technologies Corporation Composite gas turbine engine component with lattice structure
ES2906760T3 (es) * 2019-02-19 2022-04-20 Muelles Y Ballestas Hispano Alemanas Projects S L Panel rigidizado en materiales compuestos y procedimiento de fabricación de dicho panel
WO2020212087A1 (en) * 2019-04-18 2020-10-22 Teijin Carbon Europe Gmbh Wedge filler preform
US11529776B2 (en) * 2019-08-01 2022-12-20 The Boeing Company Aircraft comprising composite structural component, and method for forming composite structural component
US11364691B2 (en) 2019-11-13 2022-06-21 The Boeing Company Web core sandwich structures

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4789594A (en) * 1987-04-15 1988-12-06 The Boeing Company Method of forming composite radius fillers
US5639535A (en) * 1996-06-06 1997-06-17 The Boeing Company Composite interleaving for composite interfaces
WO2001062495A2 (en) * 2000-02-25 2001-08-30 The Boeing Company Laminated composite radius filler
EP2610165A1 (en) * 2011-12-28 2013-07-03 Eurocopter Deutschland GmbH Composite gusset filler and method of manufacture of said composite gusset filler

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4823154Y1 (ru) 1969-03-15 1973-07-05
NL6905248A (ru) 1969-04-03 1970-10-06
US4113910A (en) 1977-04-27 1978-09-12 Rockwell International Corporation Composite load coupler for reinforcing composite structural joints
US4331723A (en) * 1980-11-05 1982-05-25 The Boeing Company Advanced composite
US4440593A (en) 1981-12-11 1984-04-03 Goldsworthy Engineering, Inc. Reinforced plastic composite articles and apparatus and method for producing same
US4559005A (en) 1984-12-24 1985-12-17 The Boeing Company Machine for forming composite material into fillets
US4919739A (en) 1986-11-07 1990-04-24 Basf Aktiengesellschaft Production of improved preimpregnated material comprising a particulate thermosetting resin suitable for use in the formation of a substantially void-free fiber-reinforced composite article
JPH01208147A (ja) 1988-02-16 1989-08-22 Fuji Xerox Co Ltd インクジェット記録装置
US5026447A (en) 1989-02-10 1991-06-25 Phillips Petroleum Company Method for making variable cross section pultruded thermoplastic composite articles
JP3021077B2 (ja) 1991-03-28 2000-03-15 富士重工業株式会社 複合材充填材の成形装置
US5192383A (en) 1991-04-18 1993-03-09 Graphite Design And Detail, Incorporated Method for continuously forming composite material into a rigid structural member
US5268050A (en) 1991-06-05 1993-12-07 Ferro Corporation Process for using an extruder die assembly for the production of fiber reinforced thermoplastic pellets, tapes and similar products
US5556496A (en) 1995-01-10 1996-09-17 Sumerak; Joseph E. Pultrusion method for making variable cross-section thermoset articles
US5948472A (en) 1996-09-10 1999-09-07 Lawrie Technology, Inc. Method for making a pultruded product
US6800164B2 (en) 2000-04-06 2004-10-05 Randel Brandstrom Method of making a fiber reinforced rod
US6500370B1 (en) 2000-07-18 2002-12-31 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Process of making boron-fiber reinforced composite tape
US8211530B2 (en) 2003-02-03 2012-07-03 Northrop Grumman Systems Corporation Adhesive fillets and method and apparatus for making same
WO2005010082A2 (en) 2003-07-16 2005-02-03 Corlyte Products, Llc Reinforced composites and system and method for making same
US7901762B2 (en) 2005-11-23 2011-03-08 Milgard Manufacturing Incorporated Pultruded component
US8101107B2 (en) 2005-11-23 2012-01-24 Milgard Manufacturing Incorporated Method for producing pultruded components
US7987885B2 (en) 2005-12-01 2011-08-02 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation System and die for forming a continuous filament reinforced structural plastic profile by pultrusion/coextrusion
US9102103B2 (en) 2006-02-02 2015-08-11 The Boeing Company Thermoplastic composite parts having integrated metal fittings and method of making the same
RU2415750C2 (ru) 2006-03-15 2011-04-10 Торэй Индастриз, Инк. Способ и устройство для изготовления преформы
JP2008055609A (ja) 2006-08-29 2008-03-13 Jamco Corp 複合材の未硬化連続予備成形方法
DE102008011410B4 (de) 2008-02-27 2010-05-12 Airbus Deutschland Gmbh Pultrusionsverfahren zur Herstellung eines profilierten Preforms oder eines profilierten FVK-Bauteils, Pultrusionsanlage sowie Press-Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
FR2947204B1 (fr) * 2009-06-29 2011-07-15 Airbus France Procede de realisation d'un profile de fibres en materiau composite ayant une section en demi tete de clou ou en tete de clou
BR112012032181A2 (pt) 2010-06-22 2016-11-22 Ticona Llc método para a formação de perfis pultrudados reforçados.
US8591685B2 (en) 2011-10-27 2013-11-26 The Boeing Company Method and apparatus for producing composite fillers
US9616594B2 (en) 2012-08-06 2017-04-11 The Boeing Company Radius fillers for composite structures, composite structures that include radius fillers, and systems and methods of forming the same
US10035309B2 (en) 2014-04-03 2018-07-31 The Boeing Company Radius fillers for composite structures, composite structures that include radius fillers, and systems and methods of forming the same
US9643395B2 (en) 2014-08-20 2017-05-09 The Boeing Company Systems and methods for forming radius fillers for composite structures

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4789594A (en) * 1987-04-15 1988-12-06 The Boeing Company Method of forming composite radius fillers
US5639535A (en) * 1996-06-06 1997-06-17 The Boeing Company Composite interleaving for composite interfaces
WO2001062495A2 (en) * 2000-02-25 2001-08-30 The Boeing Company Laminated composite radius filler
EP2610165A1 (en) * 2011-12-28 2013-07-03 Eurocopter Deutschland GmbH Composite gusset filler and method of manufacture of said composite gusset filler

Also Published As

Publication number Publication date
BR102015005662A2 (pt) 2016-09-13
CN104972671B (zh) 2018-12-14
EP2933094B1 (en) 2020-06-10
BR102015005662B1 (pt) 2020-07-14
AU2015200558B2 (en) 2018-04-05
US20180311913A1 (en) 2018-11-01
JP6616089B2 (ja) 2019-12-04
US20150283764A1 (en) 2015-10-08
RU2015102733A3 (ru) 2018-07-06
KR20150115623A (ko) 2015-10-14
EP2933094A1 (en) 2015-10-21
US10035309B2 (en) 2018-07-31
US10864687B2 (en) 2020-12-15
JP2015199347A (ja) 2015-11-12
RU2015102733A (ru) 2016-08-20
CN104972671A (zh) 2015-10-14
AU2015200558A1 (en) 2015-10-22
KR102266130B1 (ko) 2021-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2668651C2 (ru) Радиусные заполнители для композитных конструкций, композитные конструкции, которые включают в себя радиусные заполнители, и системы и способы их формирования
CA2907917C (en) Skin-stringer design for composite wings
EP2905220A1 (en) Laminated I-blade stringer
US10669021B2 (en) Method of optimizing and customizing rotor blade structural properties by tailoring large cell composite core and a rotor blade incorporating the same
US9487290B2 (en) Composite rotor blade having weighted material for mass balancing
JP2015199347A5 (ru)
EP2974814B1 (en) Lattice reinforced radius filler
US20100289390A1 (en) Reinforced device housing
US10140388B1 (en) System and method for designing composite laminates using lamination parameters
US9067371B2 (en) Wrinkle control method and tool therefor
EP3379231B1 (en) Methods of making a tubular specimen with a predetemined wrinkle defect
US20180297347A1 (en) Pre-Filled Radius Layups
US20190050521A1 (en) Method for designing structure, and structure
US8765042B2 (en) Fuselage section of an aircraft and method for the production of the fuselage section
US20140196837A1 (en) Method of integrally forming ribs in a composite panel
JP6502719B2 (ja) 航空機構造体、航空機構造体の製造方法及び航空機構造体の設計情報の作成方法
US6263936B1 (en) Technique for making fiber composite object
US20190047248A1 (en) Zero-CTE Quasi-Isotropic Composite Laminates With Increased Fiber Volume Percentage
US10125617B2 (en) Composite structure and a method of fabricating the same
US11685503B2 (en) Stringer assemblies and methods of forming thereof
CA3002223C (en) Automated placement of composite material
Martíneza et al. Comparative between FEM models for FDM parts and their approach to a real mechanical behavior
BR102015028088B1 (pt) Método para suprimir deslaminação interfacial