CN111098939B - 一种复合材料车体、复合材料铺层结构及铺层方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合材料铺层结构，包括设有多个对接相连后搭接补强的四边形腔的型材，四边形腔包括方腔和型腔，方腔的方形形状沿型材向型腔的梯形形状过渡。本发明还公开了一种复合材料车体。本发明还公开了一种复合材料铺层方法。上述复合材料铺层结构采用复合材料型材的铺层结构以及对接搭接的铺覆形式，解决了复杂断面复合材料拉挤型材垂直拉挤方向由多轴布对接引起的力学性能降低的问题。

Description

一种复合材料车体、复合材料铺层结构及铺层方法
技术领域
本发明涉及复合材料铺层技术领域，特别涉及一种复合材料车体。尤其涉及一种复合材料铺层结构。还涉及一种复合材料铺层方法。
背景技术
复合材料车体或裙板结构多采用夹芯板或缠绕成型结构，不能解决复杂断面复合材料拉挤型材垂直拉挤方向由多轴布对接引起的力学性能降低的问题。
在第一种现有技术中，承力骨架由纤维增强树脂基复合材料包覆泡沫内芯结构的材料制成，内面板为纤维增强树脂基复合材料，外面板位于内表面的部分为纤维增强树脂基复合材料；在第二种现有技术中，车体采用内外碳纤维蒙皮中间填充纸蜂窝芯材的三明治结构形式，车体的内、外蒙皮包括车体侧墙与车顶的相交区域均为碳纤维预浸料连续铺层成型结构，并在碳纤维预浸料各铺层边缘处有搭接区域。上述现有技术均没有型材结构形式的设计，不能解决复杂断面复合材料拉挤型材垂直拉挤方向由多轴布对接引起的力学性能降低的问题。
因此，如何能够提供一种采用型材结构的铺层设计以解决复杂断面复合材料拉挤型材垂直拉挤方向由多轴布对接引起的力学性能降低的问题的复合材料铺层结构是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合材料铺层结构，采用复合材料型材的铺层结构以及对接搭接的铺覆形式，解决了复杂断面复合材料拉挤型材垂直拉挤方向由多轴布对接引起的力学性能降低的问题。本发明的另一目的是提供一种复合材料车体。本发明的再一目的是提供一种复合材料铺层方法。
为实现上述目的，本发明提供一种复合材料铺层结构，包括设有多个对接相连后搭接补强的四边形腔的型材，四边形腔包括方腔和型腔，方腔的方形形状沿型材向型腔的梯形形状过渡。
优选地，型材的外表面铺覆有多轴碳纤维布。
优选地，多轴碳纤维布为双向平纹碳纤维织物或双向斜纹碳纤维织物或花纹碳纤维织物或±45°的精编织物。
优选地，多轴碳纤维布为经过增稠处理的双向平纹碳纤维织物。
优选地，四边形腔的内表面铺覆有多轴碳纤维布。
优选地，型材的内部为单向碳纤维丝。
优选地，四边形腔对接的分缝与四边形腔搭接的补强片位于四边形腔的下表面。
本发明还提供一种复合材料车体，应用上述复合材料铺层结构。
本发明还提供一种复合材料铺层方法，制作上述复合材料铺层结构，包括，
采用环绕内腔对接和搭接补强的四边形腔的内铺层形式；
在进入成型模具之前导入搭接补强铺层；
采用多段过渡模具使四边形腔内铺层由方形过渡到梯形。
优选地，采用多段过渡模具使四边形腔内铺层由方形过渡到梯形的步骤之后，还包括，
对平纹碳纤维织物做增稠处理并铺覆于型材的外表面。
相对于上述背景技术，本发明所提供的复合材料铺层结构包括设有多个四边形腔的型材，多个四边形腔在型材中依次对接后搭接补强，四边形腔包括方形形状的方腔以及梯形形状的型腔，型材中的四边形腔由方腔向型腔过渡，该复合材料铺层结构通过设置多个对接后搭接补强的四边形腔以构成型材结构形式的内铺层，进而提供满足车体的力学性能要求的复合材料型材，解决了复杂断面复合材料拉挤型材垂直拉挤方向由多轴布对接引起的力学性能降低的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的复合材料铺层结构的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的复合材料铺层方法的流程示意图。
其中：
1-型材、101-方腔、102-型腔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，其中，图1为本发明实施例提供的复合材料铺层结构的结构示意图，图2为本发明实施例提供的复合材料铺层方法的流程示意图。
在第一种具体的实施方式中，本发明提供的复合材料铺层结构采用型材结构形式，型材1的内部包括多个对接相连后搭接补强的四边形腔，四边形腔包括形状为方形的方腔101以及形状为梯形的型腔102，型材1中的四边形腔由方腔101的方形形状向型腔102的梯形形状过渡。
在本实施例中，该特殊设计的复合材料型材可以满足车体的力学性能要求，解决了复杂断面复合材料拉挤型材1垂直拉挤方向由多轴布对接引起的力学性能降低的问题。
需要注意的是，采用多段过渡模具设计使内腔铺层逐渐由平直自然过渡到型腔形状，搭接补强铺层需在进入成型模具之前导入。具体而言，方腔101的方形形状为正方形和/或长方形，型腔102的梯形形状为等腰梯形和/或直角梯形。在由方腔101向型腔102的过渡过程中，首先第一段的多个方腔101依次在直角边处对接相连，然后第一段末端的方腔101的直角边与型腔102的直角边对接相连，然后多个型腔102的梯形斜边对接相连，然后第一段末端的型腔102的直角边可继续与第二段首端的方腔101的直角边对接相连，并继续依次连接第二段的多个方腔101。在此基础上，上述型材1的第一段与第二段的连接形式可反复循环，以构成包含更多段数的型材1；在该种型材1中，方腔101与型腔102间隔设置，方腔101向型腔102过渡，型材1的内腔铺层由平直自然过渡到型腔形状。
在本实施例中，四边形腔内铺层形式采用环绕内腔对接和搭接补强的铺覆形式，四边形腔对接的分缝与四边形腔搭接的补强片位于四边形腔的下表面，更具体地说，内腔环绕铺层后对接分缝位于腔体下表面拐角处。
除此以外，型材1的外表面铺覆有多轴碳纤维布；型腔102的内表面也铺覆有多轴碳纤维布，换句话说，四边形腔的内表面铺覆有多轴碳纤维布。
在本实施例中，多轴碳纤维布的作用在于为型材1提供抗剪性能，当型材1的内外均铺覆有多轴碳纤维布时，型材1的内外也即型材1整体具有良好的抗剪性能。
示例性的，型材1的外观表面铺层由双向平纹碳纤维织物铺覆。需要说明的是，型材1的外观表面铺层包括但不限于双向平纹碳纤维织物，还可替换选择如双向斜纹碳纤维织物、花纹碳纤维织物或±45°的精编织物等，同应属于本实施例的说明范围。
在此基础上，型材1外表面的平纹碳纤维织物做增稠处理；在具体的处理过程中，由压辊导入铺覆于型材1外表面。
除此以外，型材1的内部为单向碳纤维丝。
在本实施例中，单向碳纤维丝的作用在于为型材1提供抗弯性能。
本发明还提供了一种应用上述复合材料铺层结构的复合材料车体，上述特殊设计的复合材料型材可以满足车体的力学性能要求，解决了复杂断面复合材料拉挤型材1垂直拉挤方向由多轴布对接引起的力学性能降低的问题，提高了车体的安全性能，延长了使用寿命，降低了制造成本，应具有上述复合材料铺层结构的全部有益效果，这里不再一一赘述。
本发明还提供了一种制作上述复合材料铺层结构的复合材料铺层方法，包括：S1、采用环绕内腔对接和搭接补强的四边形腔的内铺层形式；S2、在进入成型模具之前导入搭接补强铺层；S3、采用多段过渡模具使四边形腔内铺层由方形过渡到梯形。基于上述铺层方法制作的复合材料铺层结构具有型材结构形式，可以满足车体的力学性能要求，解决了复杂断面复合材料拉挤型材垂直拉挤方向由多轴布对接引起的力学性能降低的问题。
在本实施例中，四边形腔依次对接连接并搭接补强后构成型材1的内铺层，型材1中的四边形腔由方形的方腔101向梯形的型腔102过渡，其中，采用多段过渡模具设计使内腔铺层逐渐由平直自然过渡到型腔形状，搭接补强铺层需在进入成型模具之前导入。
除此以外，步骤S3之后还包括：S4、对平纹碳纤维织物做增稠处理并铺覆于型材1的外表面。
在本实施例中，型材1外表面的平纹碳纤维织物做增稠处理，由压辊导入铺覆于型材1外表面，型材1的外观表面铺层可由双向平纹碳纤维织物替换为双向斜纹碳纤维织物、花纹碳纤维织物或者±45°的精编织物。
以上对本发明所提供的复合材料车体、复合材料铺层结构及铺层方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种复合材料铺层结构，其特征在于，包括设有多个对接相连后搭接补强的四边形腔的型材(1)，所述四边形腔包括方腔(101)和型腔(102)，所述方腔(101)的方形形状沿所述型材(1)向所述型腔(102)的梯形形状过渡，在由所述方腔(101)向所述型腔(102)的过渡过程中，首先第一段的多个所述方腔(101)依次在直角边处对接相连，然后第一段末端的所述方腔(101)的直角边与所述型腔(102)的直角边对接相连，然后多个所述型腔(102)的梯形斜边对接相连，然后第一段末端的所述型腔(102)的直角边可继续与第二段首端的所述方腔(101)的直角边对接相连，并继续依次连接第二段的多个所述方腔(101)，使得第一段与第二段的连接形式可反复循环以构成包含更多段数的所述型材(1)；所述型材(1)的外表面铺覆有多轴碳纤维布，所述四边形腔的内表面铺覆有多轴碳纤维布，所述四边形腔采用环绕内腔对接和搭接补强的铺覆形式，所述四边形腔对接的分缝与所述四边形腔搭接的补强片位于所述四边形腔的下表面。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料铺层结构，其特征在于，所述多轴碳纤维布为双向平纹碳纤维织物或双向斜纹碳纤维织物或花纹碳纤维织物或±45°的精编织物。
3.根据权利要求2所述的一种复合材料铺层结构，其特征在于，所述多轴碳纤维布为经过增稠处理的双向平纹碳纤维织物。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种复合材料铺层结构，其特征在于，所述型材(1)的内部为单向碳纤维丝。
5.一种复合材料车体，其特征在于，应用如权利要求1至4任一项所述的复合材料铺层结构。
6.一种复合材料铺层方法，制作如权利要求1至4任一项所述的复合材料铺层结构，其特征在于，包括，
采用环绕内腔对接和搭接补强的四边形腔的内铺层形式；
在进入成型模具之前导入搭接补强铺层；
采用多段过渡模具使所述四边形腔内铺层由方形过渡到梯形。
7.根据权利要求6所述的一种复合材料铺层方法，其特征在于，所述采用多段过渡模具使所述四边形腔内铺层由方形过渡到梯形的步骤之后，还包括，
对平纹碳纤维织物做增稠处理并铺覆于所述型材(1)的外表面。
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