[发明专利]一种曲面复合材料点阵结构及其制备方法

权利要求书

1.一种曲面复合材料点阵结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

1)根据实际需要设计纤维束单体、外面板和内面板的曲率半径，并分别根据外面板和内面板的曲率半径设计加强点制备模具的曲率半径；

2)根据纤维束捻度与纤维束抗弯刚度之间的关系，建立三角波形的纤维束单体在拐点处的圆角的曲率半径的最小值与捻度、配比重量之间的关系，并且据此设计纤维束单体成型模具的曲率半径，以及成型时的进给速度和配比重量；

3)按照步骤1)中设计的曲率半径分别制备外面板、内面板和加强点制备模具；

4)按照步骤2)中设计的捻度，把纤维束按照一个方向打捻；

5)打捻好的纤维束浸满树脂；

6)固定纤维束单体成型模具的下模，在打捻好的纤维束的一端按照步骤2)中设计的进给速度和配比重量悬挂重量轮，纤维束单体成型模具的上模向下运动与下模合模，通过上模和下模之间的夹持力，对纤维束成型，形成具有一定曲率半径的三角波形的纤维束单体；

7)将成型的两根纤维束单体的一侧的相对应的拐点，同时放在一个加强点制备模具的盲孔里，并在加强点制备模具的盲孔中注入高分子聚合物，固化形成加强点，将两个纤维束单体连接，点阵芯子成型后调节温度，去除加强点制备模具，形成点阵芯子；

8)点阵芯子通过加强点分别与外面板和内面板连接，形成具有曲面的复合材料点阵结构。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，连接外面板的加强点制备模具，盲孔的曲率半径与外面板的内表面一样；连接内面板的加强点制备模具，盲孔的曲率半径与内面板的外表面一样。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，纤维束单体为三角波形，三角波形的外拐点所在的曲面的曲率半径与外面板的内表面相同；三角波形的内拐点的曲面的曲率半径与内面板的外表面相同。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，纤维束单体成型模具包括齿合的上模和下模，表面的形状与纤维束单体的形状相对应为三角波形，并在拐点处为具有一定曲率半径的圆角。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，三角波形的纤维束单体，拐点处的圆角的曲率半径为R3，纤维束抗弯刚度与纤维束捻度之间的关系由下式(1)给出，成型时的纤维束捻度和配比重量与圆角的曲率半径R3的最小值之间的关系，满足下式(2)：

EI＝21682+0101X                  (1)

R3=GL33(EI)sinθ(1-cosθ)---(2)]]>

θ=180·lπR---(3)]]>

其中，G为配比重量，kg；L为三角波形的纤维束单体的一个周期的长度，m；R3为模具的圆角的曲率半径，m；l为打捻纤维束与圆角的曲率半径为R3的模具接触的弧长，m；X为纤维束的捻度，捻/10cm；E为纤维束轴向的弹性模量，Pa；I为纤维束的转动惯量，m⁴；θ为曲率半径所对应的圆心角，弹性模量与转动惯量的乘积EI为纤维束抗弯刚度。