[发明专利]复合材料制成的加强结构部件

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料制成的结构部件的制造领域，尤其是航空领域。

更具体而言，本发明涉及穿有一个或多个装配孔的复合材料结构部件，以及获得所述结构部件的方法。

背景技术

如本身已知的，可能获得由折叠层堆叠形成的层压复合材料制成的部件，每层折叠层包括长纤维，所述长纤维基本上彼此平行延伸或者交织在一起。

所述类型材料的主要优点在于能够优化对于负载的机械性质。

事实上，所述纤维的特殊定向可以由部件局部负载的方向限定。

因此，所述层压材料的机械性质与延伸纤维不同折叠层的次序和纤维堆叠的定向直接相关。因此，延伸纤维用作单向纤维，或双向纤维织物，或被称为多轴向材料的材料，或双罗纹或3D多层纤维织物的任一网状织物。

因此，所述材料被如此限定目的在于尽可能承受负载。

所述复合材料制成的结构由覆盖干燥或预浸渍纤维技术获得，并由树脂浸渍和聚合加固。

在所述结构部件中，可以形成装配孔，尤其是用于插入轴线的装配孔，装配孔能够组装多个部件，从而传输力。

具体而言，可以提及复合材料连杆的U形夹实例，其包括用于接收轴线的装配孔。

然而，由于轴线插入到装配孔内，所述装配孔的存在引起应力集中，从而需要围绕装配孔的结构部件的局部加强。

一种方案通过增加围绕装配孔的结构厚度，一叠折叠层选择不同方向设置来实现加固。例如，所述纤维层以45度角在4个方向依次相对彼此顺序堆叠，或者所述双向纤维层一方面在0和90度方向，另一方面在+/-45度方向，顺序堆叠。在此情况下，一旦涉及足够数量的折叠层，可能获得层压部分，所述层压部分在4个方向中的每一方向具有同样多的纤维。4方向中每个方向的比例为25％或者近似比例。因此，获得被称为“准各向同性”的层压部件，即所述层压部件在围绕孔口的全部径向方向上具有基本上相同的性质，从而使得在围绕孔口的每个径向方向上具有相同的嵌缝能力。

所述方案使得围绕装配孔的厚度显著增加，从而不利于部件重量。所述方案还需要大尺寸的纽带用于承载U形夹。

另一方案随后通过主要单向纤维带条围绕孔口区域形成外围纽带来加强所述纽带的轮廓。由于上述外围纤维，所述方案赋予良好的拉伸强度，但是并不能改善纽带对侧的孔口边缘的压迫情况。此外，孔口边缘的堆叠纤维层和带条纤维之间的界面连接引起结构的高度不连续，这被证明是不足的。

另一方案随后以人字纹针步围绕孔口绣以碳粗纱。

尽管如此，所述技术方案同样存在不足，尤其在于部件重量：已经注意到当涉及待传输力时，围绕孔口使用的一些纱线实际上是无用的，并且尤其不利于相关部件的重量。

此外，与编织技术相比上述技术的生产速度缓慢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合材料制成的结构部件，所述结构部件具有装配孔并克服上述缺陷。

本发明的另一目的在于提供一种复合材料制成的结构部件，其中优化所述装配孔附近区域的机械强度，同时提供被优化的重量以及在此区域的最小厚度。

还适于改善具有装配孔的结构部件内的嵌缝强度，降低装配孔边缘的分层风险。

本发明的另一目的在于提供一种具有装配孔的结构部件，其具有改善的纽带强度。

为此，本发明提供一种复合材料制成的结构部件包括至少一个装配孔，所述部件由一叠常规纤维折叠层组成，包括至少一层定向单向纤维折叠层或至少一层定向织物层或织带层，和围绕装配孔的至少一层加强折叠层，所述定向单向纤维折叠层或至少一层定向织物层或织带层延伸至装配孔外围区域之外。

所述部件的特征在于所述加强折叠层由编织复合纺织预型件组成，所述编织复合纺织预型件由通过组装多个圆周经纤维和纬纤维而获得的织物形成，多个圆周经纤维形成围绕所述装配孔的路径，纬纤维相对于所述装配孔的中心径向延伸。

由于本发明，通过编织预型件形成结构部件的装配孔的局部加强，从而改善围绕孔口的嵌缝强度，以及改善相关部件的纽带强度，并同时限制所述加强部件的重量。

因此，尤其当所述复合材料部件在其装配孔传输力时，本发明最佳响应于工作负载。

根据本发明的单独或结合的可选特征：

-所述编织复合加强件的纺织预型件形成螺旋或环形路径，所述螺旋或所述环形分别与所述装配孔的中心基本上是同轴的；

-所述编织复合加强件的纺织预型件由通过组装多个经纤维和纬纤维而获得的织物形成，多个经纤维形成环形或螺旋路径，纬纤维相对于所述装配孔的中心径向延伸；