[发明专利]一种复合材料大型复杂构件及其复合成形方法

权利要求书

1.一种复合材料大型复杂构件，其特征在于，复合材料复杂构件包括金属区域、导向阵列区域和织物区域；

所述的金属区域为复杂构件成形的骨架及导向阵列布置的基板；

所述的导向阵列区域是金属区域与织物区域的过渡区域，能够将织物区域的受力转移到金属区域上，降低织物区域的损伤破坏；

所述的织物区域为三维结构织物。

2.一种复合材料大型复杂构件复合成形方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)建立模型：建立复合材料复杂构件的CAD模型，根据仿真分析将构件分为金属区域、导向阵列区域与织物区域；

(2)对三维构件数据进行分层离散：对三维构件的数据进行离散处理、路径规划、工艺参数设定，得到金属区域和织物区域所需的制造数据；

(3)金属区域制造：根据CAD模型及制造参数对金属区域进行成形；

(4)布置导向阵列：根据复合材料的受力情况对导向棒的结构进行拓扑优化，并根据拓扑优化的结果进行成形，并将导向棒直接成形在金属区域上；

(5)织物区域制造：采用柔性导向三维织造技术将纤维布置于导向阵列及导向棒的网格孔隙中，实现导向棒与纤维的连接，同时，导向棒与金属区域贯穿连接，实现金属区域、导向阵列区域和织物区域的连接，形成金属与织物混合分布预制体，并浸渍固化。

3.根据权利要求2所述的复合成形方法，其特征在于，金属区域的制造方法可为粉末冶金制造、3D打印制造和减材制造；

所述的3D打印制造方法为选择性激光烧结技术、选择性激光熔化技术、选择性激光熔覆技术、层叠法成型技术和电子束熔覆技术的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的复合成形方法，其特征在于，柔性导向三维织造技术可为铺放、缠绕或两者的复合成形方法。

5.根据权利要求2所述的复合成形方法，其特征在于，导向阵列可为金属材料，也可为纤维增强复合材料；

所述的纤维增强复合材料所用的纤维为碳纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、尼龙纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维和碳纳米管纤维的一种或多种。

6.根据权利要求2所述的复合成形方法，其特征在于，金属区域的材料包括铝、铝镁合金、铬镍铁合金和钛合金。

7.根据权利要求2所述的复合成形方法，其特征在于，导向阵列可为增材制造成形，也可为减材制造成形。