本发明涉及纺织,具体涉及一种结构件用预制体及成型方法。
背景技术:
1、三维纺织预制体具有良好的可设计性,利用高性能纤维,以一定的成型方式织造出一种具有整体结构的纤维集合体,如:截面形状为c型、h型和t字型等整体结构构件,已成为全球备受瞩目的增强类骨架材料,并在航空航天、国防等领域具有不可替代的地位。
2、中国专利cn110820169b介绍了一种t型结构纤维针刺预制体成型方法,通过将预制体分为4个模块,分别为蒙皮薄层、位于蒙皮薄层上呈对称l形排布的做加强筋、右加强筋以及加强筋与蒙皮间的夹角,将每个模块针刺成型后在进行整体针刺。该专利中预制体整体依靠针刺进行连接,无法实现纤维整体贯穿,层间连接较弱,使用过程中易于分层。
3、中国专利cn116121938a介绍了一种等厚度三维机织梁结构预制体织制造方法其梁结构中肋板内经纱到各个翼板经纱规律无变化,将梁结构中肋板内纬纱部分均分为两份或多分,并分别贯穿到梁结构两个或多个翼板中,加入仅贯穿两两翼板的额外纬纱,实现肋板与个翼板厚度相等及一体化织造。该专利中额外加入的纬纱在原纬纱分区部位进行回转,然后在其预制体展开后,回转的纬纱纤维伸直,与分区部位形成低密度区,造成预制体复合阶段树脂堆积,形成应力集中区。
4、美国专利us10544525b2公开了一种纤维结构与纤维增强复合材料,其结构分为主板与子板,一体编织成型,主板与子板相交部分纬纱的数量降低,使得交织区域具有比其他未相交部位更小的纤维体积密度。该专利中交织区域与其他未交织区域结构不同,具有更低的纤维体积密度,更容易造成应力集中,出现蒙皮与加强筋的分裂。
5、因此,如何设计一种整体连接、连接性能高、内部结构均匀的结构件预制体,成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为了实现上述目的,本发明提供一种结构件用预制体及成型方法。
2、本发明采用的技术方案是:
3、一种结构件用预制体的成型方法,依托两端的固定模板和模板间导向纱成型,预制体整体连接,具体步骤如下:
4、(1)依据预制体三维模型沿成型方向提取预制体截面轮廓数据;
5、(2)依据预制体的体积密度,设计导纱孔参数;
6、(3)依据预制体截面轮廓数据、导纱孔参数设计加工定位模板,并依据预制体长度固定两块定位模板的位置;
7、(4)在两块定位模板之间沿预制体成型方向在定位模板的导纱孔中植入导向纱;
8、(5)使用引纱针,在导向纱行列间引入纤维b,直至达到预制体要求的层数;
9、(6)将纤维b与导向纱交织形成的预制体下样修整,完成整体制备。
10、进一步地,预制体为等截面预制体或变截面预制体。
11、进一步地,所述步骤(2)中,导纱孔参数包括导纱孔直径、孔间距及孔截面形状。
12、进一步地,所述步骤(2)中,导纱孔直径为0.5mm~2.0mm,导纱孔间距为0.5mm~20mm,导纱孔截面形状为矩形、圆形或多边形。
13、进一步地,两端定位模板平行固定,或者形成一定的夹角固定。
14、进一步地,步骤(4)中,植入的导向纱为纤维a或由纤维a拉挤形成的纤维棒。
15、进一步地,所述纤维a为有机纤维、无机纤维和金属纤维的至少一种。
16、进一步地,步骤(5)中,纤维引入角度至少包含两个角度。
17、进一步地,步骤(5)中,引入导向纱的纤维b为有机纤维、无机纤维和金属纤维的至少一种。
18、一种结构件用预制体,由上述1-9任意一种成型方法制得。
19、本发明的有益效果:
20、1.本发明通过定位模板的设计加工与导向纱的位置控制,实现了异型截面或等截面结构件用预制体的整体成型,确保了预制体内部纤维的连续性和均匀性,满足了结构件高力学性能要求。
21、2.本发明相较于传统仿形编织方式,内部纤维排布方向可自由控制,结构件力学性能的可设计性强。
22、3.本发明相较于其他仿形编织的预制体结构,纤维伸直度高,力学性能更好。
23、4.本发明相较于其他仿形编织工艺方法,操作简单,成型效率高。
1.一种结构件用预制体的成型方法,其特征在于,依托两端的固定模板和模板间导向纱成型,预制体整体连接,具体步骤如下:
2.根据权利要求1所述的成型方法,其特征在于,预制体为等截面预制体或变截面预制体。
3.根据权利要求1所述的成型方法,其特征在于,所述步骤(2)中,导纱孔参数包括导纱孔直径、孔间距及孔截面形状。
4.根据权利要求3所述的成型方法,其特征在于,导纱孔直径为0.5mm~2.0mm,导纱孔间距为0.5mm~20mm,导纱孔截面形状为矩形、圆形或多边形。
5.根据权利要求1所述的成型方法,其特征在于,两端定位模板平行固定,或者形成一定的夹角固定。
6.根据权利要求1所述的成型方法,其特征在于,步骤(4)中,植入的导向纱为纤维a或由纤维a拉挤形成的纤维棒。
7.根据权利要求6所述的成型方法,其特征在于,所述纤维a为有机纤维、无机纤维和金属纤维的至少一种。
8.根据权利要求1所述的成型方法,其特征在于,步骤(5)中,纤维引入角度至少包含两个角度。
9.根据权利要求1所述的成型方法,其特征在于,步骤(5)中,引入导向纱的纤维b为有机纤维、无机纤维和金属纤维的至少一种。
10.一种结构件用预制体,其特征在于,由权利要求1-9任意一项所述成型方法制得。