[发明专利]一种防热-隔热-承载组合式一体化预制体结构及数字化成形工艺

摘要

本发明公开了一种防热‑隔热‑承载组合式一体化预制体结构及数字化成形工艺。该结构包括防热层、隔热层以及承载层，层间通过组合式导向套连接。该数字化成形工艺将预制体三维模型采用切片软件沿垂直方向进行分层，提取分层后每一层截面轮廓信息，并对复合材料构件进行有限元分析，确定热量传递与纤维体积分数的关系，计算每一层的层密度，根据每一层层密度规划单层纤维束走向，并确定纤维束铺放路径参数，根据提取的截面轮廓信息以及优化后的纤维束铺放路径、定位板孔径参数以及导向套尺寸参数，加工出符合使用要求的定位板，在定位底板上依次布置组合式导向套，依次进行织造，最后经致密化成型制备防热‑隔热‑承载组合式一体化复合材料。

主权项

1.一种防热-隔热-承载组合式一体化预制体结构及数字化成形工艺，其特征在于，包括防热层（1）、隔热层（2）、承载层（3）以及连接所述防热层（1）、隔热层（2）、承载层（3）的组合式导向套（4），所述数字化成形工艺步骤包括：/nS1：根据预制体三维模型采用通用切片软件沿垂直方向进行分层，提取防热层（1）、隔热层（2）以及承载层（3）分层后每一层截面轮廓信息，同时对复合材料构件进行有限元分析，确定不同方向热量传递与该方向纤维体积分数的关系，再根据热量传递与各方向纤维体积分数关系模型确定每一层的层密度，根据计算出的层密度规划每一层纤维束的走向，并定义纤维束铺放路径、定义定位板孔径参数以及定义导向套尺寸参数；/nS2：根据步骤S1提取的截面轮廓信息以及优化后的纤维束铺放路径、定位板孔径参数以及导向套尺寸参数，加工出符合使用要求的定位板；/nS3：依据预制体的三维模型和S1提取的截面轮廓信息，在所述定位底板上布置防热层（1）的组合式导向套（4），形成防热层（1）的导向阵列，所述防热层（1）的导向套（4）表层沿轴向布置坎合槽，所述组合导向套上坎合槽的数量相同或不同，坎合槽宽度相同或不同，坎合槽形状相同或不同；/nS4：以所述组合式导向套（4）组成的导向阵列为支撑，根据步骤S1优化后的纤维束路径将纤维束沿导向套（4）编织，并固定在导向套（4）表面的坎合槽中，通过张紧力传感器（9）和张力调控装置（5）对不同路径上的纤维束进行张紧力实时调控，使每一段纤维束都处于不同张紧状态，完成防热层（1）预制体的织造；/nS5：依据预制体的三维模型和S1提取的截面轮廓信息，在所述防热层（1）的导向阵列基础上，进行所述隔热层（2）的组合式导向套布置，形成隔热层（2）的导向阵列，所述隔热层（2）的导向套（4）表层沿轴向布置坎合槽，所述组合导向套上坎合槽的数量相同或不同，坎合槽宽度相同或不同，坎合槽形状相同或不同；/nS6：重复步骤S4，完成隔热层（2）预制体的织造；/nS7：依据预制体的三维模型和S1提取的截面轮廓信息，在所述隔热层（2）的导向阵列基础上，进行所述承载层（3）的组合式导向套布置，形成承载层（3）的导向阵列，所述承载层（3）的导向套（4）表层沿轴向布置坎合槽，所述组合导向套上坎合槽的数量相同或不同，坎合槽宽度相同或不同，坎合槽形状相同或不同；/nS8：重复步骤S4，完成承载层（3）预制体的织造；/nS9：所述防热层（1）、隔热层（2）以及承载层（3）织造完成后，完成防热-隔热-承载一体化预制体的织造；/nS10：将防热-隔热-承载一体化预制体进行致密化成型，制备出防热-隔热-承载一体化复合材料构件。/n