[发明专利]中空盒状纤维增强体及其制备方法、中空盒的制备方法

说明书

本发明公开一种中空盒状纤维增强体及其制备方法、中空盒的制备方法，中空盒状纤维增强体的盒底、盒身及垫层均采用一体编织，盒侧壁不会出现散落现象；盒身的底部的连接部与盒底之间形成第一道面连接；垫层的底部臂与盒底之间形成面抵接，增强臂与盒的侧壁之间形成面抵接，使盒底与盒身形成第二道面连接，向预制体内注入基质材料而固化后，提高盒的侧壁的强度；两道面连接使盒底与盒身之间的连接牢固，提高整个中空盒的刚度，改善其力学性能；在制备方法中，盒身预制体及垫层预制体通过贴合中模或顶模的壁而弯折来形成中空通道，在编织过程中只编织平板状预制体，而无需编织出中空通道，从而降低中空盒的制备难度及提高其制备精度。

技术领域

本发明属于三维编制制造纤维增强结构的通用技术领域，具体涉及一种中空盒状纤维增强体及其制备方法、中空盒的制备方法。

背景技术

目前，高强度高模量结构件的制备大多采用复合材料制备，一般先通过编制方法制备的纤维预制体，再采用注塑基质以增密该纤维预制体而获得复合材料的结构件。比如，纤维可以为剥离纤维、碳纤维或陶瓷纤维，基质可以为树脂或碳。

比如，中国专利文献CN104395515B公开了一种中空盒状结构件的制备方法，其中，中空盒状结构件的截面为倒立π型，倒立π的两个侧壁的顶部连接呈闭合口，沿中空盒状结构的长度方向，中空盒状结构的尾部呈封闭端，头部呈敞开口，盒身由尾部朝向头部呈所需弧度。

该中空盒状结构件的制备方法包括如下步骤：编织第一部分、第二部分及第三部分；第一部分、第二部分及第三部分从上到下依次分布，根据预设盒体的侧壁所需要的弧度，提前预设好编织中纱线和纬线的参数，使编织中的第三部分的中部和第二部分的中部的经纱与纬纱相互交织呈一体，第三部分和第二部分的两端分层；第一部分和第二部分的中间分离，两端的经纱与纬纱相互交织连接在一起，形成连接区；之后，向上拉第一部分，使第一部分与第二部分之间形成中空腔，以形成编织预制体；第一部分和第二部分的连接区朝向外水平凸出，为了中空盒状结构的侧壁呈所需弧度，便于将中空盒状结构安装在与其盒身弧度一致的空间内，需要将第一部分和第二部分的两个连接区的凸出部分剪切掉；再之后，将编织预制体放置在模腔内的模具上进行定位，向模腔内浇筑基质材料进而固化成型。

除了上述的截面为倒立π型的中空盒体外，现有的其他异性中空盒状结构件，比如，截面形状为山丘型的中空盒体，大部分都采用上述的制备方法制成。

但是，上述的制备方法中，由于编织预制体在放入模腔之前，第一部分和第二部分的连接区的凸出部分需要剪切掉，鉴于盒体的侧壁需要形成一定弧度走向，侧壁的厚度相对较薄，第一部分所在的盒顶与第二部分所在的盒身容易发生散落现象，即使后续基质材料固化成型，也会导致盒顶与盒身连接不牢固，最终影响中空盒状结构件的刚度低，力学性能差。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于现有的中空盒状纤维增强体的盒顶与盒身容易发生散落现象，即使后续基质材料固化成型，也会导致盒顶与盒身连接不牢固，最终影响中空盒状结构件的刚度低，力学性能差。

为此，本发明提供一种中空盒状纤维增强体，包括一体编织的盒底、一体编织的盒身及编织的垫层；所述盒身包括盒顶、从盒顶的两侧弯折向下延伸的两个侧壁，及任一侧壁靠近所述盒底一侧向外弯折的连接部，所述连接部层叠贴合在所述盒底上，所述盒身与所述盒底之间围成中空通道；沿盒身的长度方向，至少盒身的头部与盒底的头部之间形成一个开口端；

所述垫层贴合连接在中空通道的内壁上，至少包括与所述盒底贴合连接的底部臂及与所述侧壁贴合连接的增强臂。

可选地，上述的中空盒状纤维增强体，所述增强臂为两个，两个所述增强臂分别贴合连接在两侧的所述侧壁的内表面上。

可选地，上述的中空盒状纤维增强体，所述盒底的上表面的中部处编织有向上凸出的梯台；

所述垫层的底部臂抵接在所述梯台上，任一所述侧壁的底部的内表面抵接在与其相邻的梯台的外侧壁面上。