[发明专利]层压复合材料棒、制造方法和在复合材料结构中的用途

说明书

技术领域

本公开涉及增强结构板纵梁的结构棒。更具体地，本公开涉及预固化的层压复合材料棒和层压复合材料棒的制造方法，该层压复合材料棒适于在纵梁的树脂注入和固化期间支撑结构板纵梁，并且该层压复合材料棒可被调整以满足设计要求并通过提供降低的热膨胀系数降低板纵梁中的热应力。

背景技术

PRSEUS(拉挤成型的棒缝合有效结构)结构设计理念可要求棒在纵梁的组装、注入和固化期间支撑板纵梁。在目前板纵梁设计中使用的棒可由产生具有全部零度朝向纤维的棒的拉挤成型方法制造。该方法可产生具有高于大多数设计情况下所要求的刚度和热膨胀系数的棒。沿纵向的零度纤维可承受直径膨胀，而并不对在固化期间棒直径方向的树脂膨胀提供约束。棒的该结构可产生高残余固化应力并导致棒和外壳层(wrap ply)之间的层中的树脂破裂。

已提出的改进拉挤成型棒的方法包括用纤维螺旋状包裹棒，所述纤维意欲部分约束树脂膨胀。然而这些解决方法可能仅去除小部分的零度纤维并且大大增加了拉挤成型棒的部分成本。此外，现有拉挤成型棒的设计可伴随板纵梁的棒与外壳界面中的残余应力。

传统拉挤成型的棒可由全部零度纤维形成，并且因此可非常坚硬，调整性质以满足不同要求的可修改性很小。另外，由于100％零度占主导的结构，拉挤成型的棒可显示非常高的热膨胀系数。

因此，需要如此预固化的层压复合材料棒，该棒适于在树脂注入和纵梁固化期间支撑结构板纵梁，并且该棒可被调整以满足设计要求并通过提供降低的热膨胀系数降低板纵梁中的热应力。

发明内容

一般而言，本公开涉及层压复合材料棒。层压复合材料棒的说明性实施方式包括棒体，该棒体具有大体上圆形或椭圆形的横截面，并包括相对于彼此以不同朝向放置的多个层压复合材料层。

一般而言，本公开进一步涉及棒缝合有效复合材料结构，该结构包括缝合的复合材料结构和预固化的层压复合材料棒，该棒具有大体上圆形或椭圆形的横截面并被并入缝合的复合材料结构。

一般而言，本公开进一步涉及层压复合材料棒制造方法。该方法的说明性实施方式包括提供多个复合材料层，通过放下复合材料层形成层压复合材料板，固化层压复合材料板和由层压复合材料板形成具有大体上圆形或椭圆形的横截面的层压复合材料棒。

在一些实施方式中，棒缝合有效复合材料结构包括表层板(skin panel)组件；包括棒体的预固化的层压复合材料棒，该棒体包括不含拉挤成型层的多个层压复合材料层，所述层压复合材料层选自石墨带、环氧树脂带和预浸材料，并在棒体中相对于彼此以不同的朝向放置；和棒缝合有效结构板组件，该组件包括一对邻近的纵梁板、连接纵梁板并在层压复合材料棒周围延伸的板外壳和从纵梁板延伸并被缝合至表层板组件上的一对板法兰(panel flange)。

在一些实施方式中，棒缝合有效复合材料结构可包括表层板组件；包括棒体的预固化的层压复合材料棒，该棒体包括不含拉挤成型层的多个层压复合材料层，所述层压复合材料层选自石墨带、环氧树脂带和预浸材料，并在棒体中相对于彼此以不同的朝向放置；和棒缝合有效结构板组件，该组件包括一对邻近的纵梁板、连接纵梁板并在层压复合材料棒周围延伸的板外壳和从纵梁板延伸并被缝合至表层板组件上的一对板法兰。

在一些实施方式中，层压复合材料棒制造方法可包括提供多个复合材料层，所述多个复合材料层选自石墨带、环氧树脂带和预浸材料并不含拉挤成型的层；通过放下相对于彼此处于不同朝向的复合材料层形成层压复合材料板；固化层压复合材料板；通过切割和用机器加工层压复合材料板，由层压复合材料板形成层压复合材料棒；使层压复合材料棒经历表面磨蚀；提供棒缝合有效结构板组件，其包括一对邻近的纵梁板、连接纵梁板的板外壳和从纵梁板延伸的一对板法兰；将层压复合材料棒插入纵梁的板外壳中；提供表层板组件；将该对纵梁的板法兰缝合到表层板组件；将树脂注入纵梁；和固化纵梁。

附图说明

图1为用于制造层压复合材料棒的说明性实施方式的层压复合材料板结构中多个层的分解侧视图。

图2为层压复合材料板的边视图。

图3为层压复合材料板的顶视图。

图4为在用于固化的高压釜中被真空密封的层压复合材料板的示意图。

图5为层压复合材料棒的说明性实施方式的透视图。

图6为层压复合材料棒的说明性实施方式的端视图。

图7为被附接到表层板组件上的板组件纵梁的端视图，并且其中插入说明性实施方式的层压复合材料棒。

图8为层压复合材料棒制造方法的说明性实施方式的流程图。