[go: up one dir, main page]

RU2767839C2 - Армированное волокном 3D ткацкое переплетение и способ его изготовления - Google Patents

Армированное волокном 3D ткацкое переплетение и способ его изготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2767839C2
RU2767839C2 RU2019139875A RU2019139875A RU2767839C2 RU 2767839 C2 RU2767839 C2 RU 2767839C2 RU 2019139875 A RU2019139875 A RU 2019139875A RU 2019139875 A RU2019139875 A RU 2019139875A RU 2767839 C2 RU2767839 C2 RU 2767839C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fibers
thread
layer
diagonal
layers
Prior art date
Application number
RU2019139875A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2019139875A (ru
RU2019139875A3 (ru
Inventor
Харун БАЙРАКТАР
Original Assignee
Олбэни Энджиниред Композитс, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олбэни Энджиниред Композитс, Инк. filed Critical Олбэни Энджиниред Композитс, Инк.
Publication of RU2019139875A publication Critical patent/RU2019139875A/ru
Publication of RU2019139875A3 publication Critical patent/RU2019139875A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2767839C2 publication Critical patent/RU2767839C2/ru

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D25/00—Woven fabrics not otherwise provided for
    • D03D25/005—Three-dimensional woven fabrics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/24—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least three directions forming a three dimensional structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/022—Non-woven fabric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/12—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer characterised by the relative arrangement of fibres or filaments of different layers, e.g. the fibres or filaments being parallel or perpendicular to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • B32B7/14—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties applied in spaced arrangements, e.g. in stripes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/02—Yarns or threads characterised by the material or by the materials from which they are made
    • D02G3/06—Threads formed from strip material other than paper
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D11/00—Double or multi-ply fabrics not otherwise provided for
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/40—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads
    • D03D15/44—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads with specific cross-section or surface shape
    • D03D15/46—Flat yarns, e.g. tapes or films
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/40—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads
    • D03D15/47—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads multicomponent, e.g. blended yarns or threads
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04C—BRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
    • D04C1/00—Braid or lace, e.g. pillow-lace; Processes for the manufacture thereof
    • D04C1/06—Braid or lace serving particular purposes
    • D04C1/12—Cords, lines, or tows
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/04—4 layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/20—All layers being fibrous or filamentary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
    • B32B2260/023—Two or more layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/046—Synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0253—Polyolefin fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0261—Polyamide fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0261—Polyamide fibres
    • B32B2262/0269—Aromatic polyamide fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0276—Polyester fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/04—Cellulosic plastic fibres, e.g. rayon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/06—Vegetal fibres
    • B32B2262/062—Cellulose fibres, e.g. cotton
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/101—Glass fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/103—Metal fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/105—Ceramic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/54—Yield strength; Tensile strength
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/542—Shear strength
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/732—Dimensional properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2419/00—Buildings or parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/08—Cars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/18—Aircraft
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00—Industrial
    • D10B2505/02—Reinforcing materials; Prepregs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/40—Weight reduction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к несущим конструкциям и способам их изготовления. В частности, несущие конструкции изготавливают из трехмерных тканых материалов. Предложены армированное волокном ткацкое трехмерное переплетение, обладающее улучшенными характеристиками напряжения и жесткости при сдвиге и способ его изготовления. Переплетение получают из жгутов с направленным под углом к оси армированием волокном. Такие жгуты могут заменить применяемые в стандартных процессах 3D-ткачества жгуты, проходящие в направлении основы или утка. Переплетение включает первые нити, проходящие в одном направлении, и вторые нити, проходящие в другом направлении и взаимно переплетенные с первыми нитями. По меньшей мере часть вторых нитей включают по меньшей мере одну диагональную армирующую нить. По меньшей мере часть вторых нитей представляют собой слоистую структуру, имеющую по меньшей мере три слоя, которые включают по меньшей мере один диагональный слой второй нити, при этом каждый по меньшей мере один диагональный слой второй нити имеет волокна, проходящие под углом, отличным от 0° или 90°, по отношению к волокнам в слоях вторых нитей, которые не являются диагональными слоями вторых нитей. 3 н. и 32 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

Description

Предпосылки создания изобретения
1. Область техники
Данная патентная заявка относится к несущим конструкциям и способам их изготовления В частности, несущие конструкции изготавливают из трехмерных (3D) тканых материалов.
2. Родственная область техники
В несущих конструкциях (автомобилей, самолетов, мостов и т.д.) зачастую приложенные нагрузки и пространственные ограничения создают путь передачи нагрузки, который подвергает материал воздействию значительных напряжении сдвига. Например, корпус фюзеляжа подвергается воздействию скручивающих нагрузок в полете, что приводит к напряжениям сдвига в зоне обшивки фюзеляжа. Поэтому важными свойствами материала, используемого в каких конструкциях, являются адекватные жесткость и прочность при сдвиге.
Обычные конструкции для увеличения жесткости и прочности при сдвиге представляют собой слоистые композиты, сконструированные из однонаправленных (моноаксиальных) или биаксиальных тканых слоев. Эти слон, которые сами по себе имеют слабые механические характеристики при сдвиговых нагрузках, размещают под различными углами, чтобы создать слоистые конфигурации, обладающие существенно улучшенными характеристиками прочности на сдвиг. Наиболее часто слон помешают под углами 0°, 45° или 90°, в различных соотношениях, чтобы удовлетворить требованиям структурного проектирования, но возможны и другие углы.
Фиг. 1 иллюстрирует 3D тканый композит, который соткан биаксиально, то есть жгуты и волокна проходят в направлениях основы (0°) и утка (90°). В трех измерениях биаксиально сотканные композиты имеют многочисленные слои, как показано на Фиг. 1А. Отсутствие диагональных волокон под другими углами в сочетании с по своей природе слабыми механическими характеристиками при сдвиговых нагрузках жгутов, приводит к слабым жесткости и прочности при сдвиге в макро-масштабе, что может проявляться при чисто сдвиговой нагрузке или при приложении нагрузки под углом 45°. Жесткость и прочность при сдвиге в плоскости обеспечивает низкий уровень надежности для некоторых применений. На Фиг. 1В приведено сравнение прочности при растяжении (зависимость деформации от напряжения) для 3D тканого композита с армированием среднемодульным углеродным волокном, при приложении нагрузки в направлениях 0° (основа), 45° (по диагонали) и 90° (уток), где КB обозначает коэффициент вариации, a IM7 - армирование среднемодульным углеродным волокном. Типичное значение для модуля сдвига (G12) в плоскости составляет примерно 5,5 ГПа.
Некоторые исследователи попытались решить эту проблему низкого уровня прочности и жесткости на сдвиг 3D в плоскости биаксиально сотканных композитов путем вплетения диагональных жгутов под углами, отличными от 0° и 90°, что может существенно увеличить сложность ткацкого станка и технологического процесса. См., например, Labanieh et al., “Conception and characterization of multiaxis 3D woven preform” (Концепция и определение характеристик мультиаксиальной 3D тканой заготовки), 2013, TexComp Conference, Leuven, Belgium.
Краткое описание изобретения
Описано трехмерное (3D) ткацкое переплетение и способ получения этого переплетения. Переплетение включает первые нити, проходящие в одном направлении, и вторые нити, проходящие в другом направлении и взаимно переплетенные с первыми нитями. По меньшей мере часть вторых нитей включают по меньшей мере одну диагональную армирующую нить.
В одном из воплощений по меньшей мере часть вторых нитей представляют собой слоистую структуру, имеющую по меньшей мере три слоя, которые включают по меньшей мере один диагональный слой второй нити, при этом каждый по меньшей мере один диагональный слой второй нити имеет волокна, проходящие под углом, отличным от 0° или 90°, по отношению к волокнам в слоях вторых нитей, которые не являются диагональными слоями вторых нитей.
Слоистая структура может включать первый слой волокон второй нити, проходящих в первом направлении, и второй слой волокон второй нити, проходящих во втором направлении. По меньшей мере один диагональный слой волокон второй нити расположен между первым и вторым слоями второй нити, а волокна в первом диагональном слое второй нити идут под первым углом по отношению к первому направлению.
Слоистая структура может также иметь второй диагональный слой волокон второй нити, расположенный между первым и вторым слоями второй нити, при этом во втором диагональном слое второй нити проходят n волокон под вторым углом по отношению к первому направлению.
Структура может также включать по меньшей мере часть первых нитей, которые представляют собой слоистую структуру, имеющую по меньшей мере три слоя, которые включают по меньшей мере один диагональный слой первой нити, при этом каждый по меньшей мере один диагональный слой первой нити имеет волокна, идущие под углом, отличным от 0° или 90°, по отношению к волокнам в слоях первой нити, которые не являются диагональными слоями первой нити. Слоистая структура может также включать первый слой волокон первой нити, проходящий в третьем направлении, и второй слой волокон первой нити, проходящий в четвертом направлении. По меньшей мере один диагональный слой волокон первой нити расположен между первым и вторым слоями первой нити, и волокна в первом диагональном слое первой нити идут по другим первым углом по отношению к первому направлению.
В другом воплощении по меньшей мере часть вторых нитей представляет собой плетеные жгуты и возможно включение по меньшей мере части первых нитей, представляющих собой плетеные жгуты.
В еще одном воплощении по меньшей мере часть вторых нитей представляет собой мультиаксиальные ленты и возможно включение по меньшей мере части первых нитей, представляющих собой мультиаксиальные ленты.
Краткое описание чертежей
Сопровождающие чертежи, которые включены для обеспечения лучшего понимания данного изобретения, включены в данное описание и составляют его часть. Представленные здесь чертежи иллюстрируют различные воплощения данного изобретения и, совместно с описанием, служат для разъяснения принципов данного изобретения. На чертежах:
Фиг. 1А иллюстрирует известное в уровне техники 3D послойное переплетение (ply-to-ply 3D weave).
Фиг.1В иллюстрирует типичную зависимость деформации от растягивающего напряжения в биакспально 3D тканом композите без армирования диагональными волокнами.
Фиг. 2 иллюстрирует строение многонаправленного, многослойного жгута.
Фиг. 3 дает графическое сравнение модулей упругости образцов трех конфигурации.
Фиг. 4 представляет собой фотографию 3D тканой заготовки, сформированной из переплетенных нитей, включающих армирование диагональными волокнами.
Фиг. 5 и 6 представляют собой фотографии композита, изготовленного из заготовки Фиг. 4.
Фиг. 7А-7В иллюстрируют примеры нитей, которые содержат волокна, проходящие под углом к оси.
Фиг. 8 иллюстрирует сводные результаты по модулю упругости и прочности на растяжение для образца, содержащего мультиаксиальный жгут.
Фиг. 9 иллюстрирует зависимость деформации от растягивающего напряжения в плоскости для 3D тканого композита, включающего армирование мультиаксиальными волокнами.
Фиг. 10 иллюстрирует сравнение реакции на растяжение в плоскости, под углом 45°, для 3D тканых композитов, включающих мультиаксиальное армирование и моноаксиальное армирование.
Подробное описание изобретения
В данном патентном описании термины «содержащий» и «содержит» могут означать «включающий» и «включает», или могут иметь значение, которое обычно придают термину «содержащий» или «содержит» в патентном законодательстве США. Термины «по существу состоящий из» или «по существу состоит из», если их применяют в формуле изобретения, имеют значение, которое приписывает им патентное законодательство США. Другие аспекты данного изобретения описаны в последующем описании или (в пределах объема данного изобретения) являются очевидными из него.
В последующем описании термины «пряжа», «волокна» и «нити» применяют взаимозаменяемо. Как используют в данном патентном описании, термины «пряжа», «волокна» и «нити» могут относиться к одноволоконным нитям, к многоволоконным нитям, крученым нитям, текстурированным нитям, нитям с покрытием, двухкомпонентным нитям, а также к нитям, изготовленным из надорванных при растяжении волокон любых материалов, известным специалистам в данной области. Жгуты» состоят из многочисленных волокон, и в данном тексте их взаимозаменяемо называют жгутами, многонитевыми жгутами, многоволоконными жгутами и плетеными жгутами. Волокна могут состоять из углерода, нейлона, вискозы, стекловолокна, хлопка, керамики, арамида, полиэфира, металла, стекловидного полиэтилена и/или других материалов, которые проявляют желаемые физические, термические, химические или другие свойства.
Термин «сложенный» широко используют в тексте данного описания в смысле «сформированный», что включает развертывание, перегибание и другие подобные термины для воздействия на форму тканого материала. Термин «диагональный» применяют взаимозаменяемо с термином «проходящий под углом к оси», что означает расположение под углом, отличным от 0° и 90°, по отношению к заданному эталонному направлению.
Для лучшего понимания изобретения, его преимуществ и целей, достигаемых при его применении, приводится сопровождающий текстовый материал, в котором на сопровождающих чертежах проиллюстрированы неограничивающие примеры воплощения данного изобретения, где соответствующие компоненты обозначены одинаковыми численными сносками.
Данное патентное описание раскрывает продукт и способ изготовления этого продукта с целью улучшения механических свойств в плоскости при сдвиговых нагрузках для ткацких переплетений, путем использования жгутов, которые имеют улучшенные сдвиговые свойства и которые можно соткать с использованием существующего 3D ткацкого оборудования и технологических процессов. В то время как для улучшения сдвиговых свойств в плоскости, как обсуждалось выше, в биаксиально сотканных материалах можно использовать слоистые диагональные слои, данное патентное описание раскрывает улучшение сдвиговых свойств в плоскости путем переплетения жгутов, которые сами по себе сконструированы таким образом, что они имеют армирование под углом к оси (диагональное). То есть жгуты содержат армирование волокнами в различных направлениях по отношению к направлению оси жгута. Жгуты могут быть многослойными, такими как слоистые ленты, мультиаксиальные ленты; или мультиаксиальными, например, плетеными, которые являются однослойными и не содержат однонаправленных слоев. Описанные здесь жгуты можно использовать в качестве части или всех жгутов в любом или во всех направлениях тканого материала. Например, жгуты можно использовать для части или для всех жгутов в одном из направлений тканого материала - основы или утка, или в обоих этих направлениях. В другом примере жгуты можно использовать для части или для всех жгутов в направлении основы или утка, в то время как моноаксиальные жгуты использовать в оставшемся направлении утка или основы. Предполагают, что жгуты можно использовать также и в диагональном слое слоистого тканого материала.
Фиг. 2 иллюстрирует вид в сечении одного из воплощений мультиаксиального, многослойного жгута 200, имеющего четыре слоя. Волокна во внешних слоях 202 ориентированы в одном направлении, которое для целей сравнения обозначено как 0°. Волокна в первом промежуточном слое 204 ориентированы под углом +45°, а волокна во втором промежуточном слое 206 ориентированы под углом -45° по отношению к волокнам во внешнем слое 202. Хотя жгуты изображены с волокнами, идущими под углом ±45°, в промежуточных слоях, с учетом других соображений могли бы быть предпочтительны другие углы, включая ±30° или ±60°. К тому же углы, изображенные и обсуждаемые для моноаксиальных диагональных слоев, приведены только для иллюстрации, и волокна могут быть направлены по отношению друг к другу под таким углом, которого требуют конструктивные соображения. Следует отметить, что в зависимости от конструктивной необходимости можно использовать большее или меньшее число слоев.
Для получения желаемой толщины D каждый из слоев 202, 204, 206 может иметь многочисленные слои волокон, имеющих одинаковую ориентацию. Следует отметить, что толщина каждого слоя может быть такой же, как у других слоев, или отличаться от них, в зависимости от конструктивных требований. Примерная толщина каждого слоя находится в диапазоне от 0,025 см (0,01") до 0,190 см (0,075"); при этом номинальной толщиной является 0,159 см (0,0625").
Жгут 200 можно изготовить в виде ленты с желаемой шириной W, или в виде листа, и нарезать на ленты желаемой ширины W. На многослойные и многонаправленные мультиаксиальные тканые материалы можно нанести термопластичную оболочку, на любую из внешних поверхностей или на обе внешние поверхности первого и последнего слоев 202, а затем разрезать на ленты шириной W, для применений при автоматизированной укладке лент (Automated Таре Layup, ATL) или, в данном примере, в 3D ткачестве.
Примерная ширина W ленты в жгуте составляет в диапазоне от 0,051 см (0,02") до 1,905 см (0,75"), при этом номинальным значением является 0,635 см (0,25"). Независимо от этого многонаправленные, многослойные жгуты, сконструированные, как это описано в данном описании, используют для изготовления 3D биаксиально сотканных заготовок желаемой конфигурации.
Кроме 3D тканого листа с многочисленными слоями, 3D биаксиально тканые заготовки можно ткать с многочисленными разветвлениями в пределах заготовки, что приводит к получению заготовки с различными формами сечения, включая π, Т, Н, О, I и другие формы, известные специалистам. 3D биаксиально тканую заготовку впоследствии можно пропитать смолой, с получением композита.
Жгуты можно использовать в любых известных технологиях ткачества, включая, но не ограничиваясь этим, жаккард или ткань, полученную на кареточном станке, с использованием челночного и рапирного ткацких станков. Фиг. 2 иллюстрирует жгут, который имеет слоистую структуру. Однако, как известно специалистам, к слоистой структуре можно добавить дополнительные связующие волокна (не показано).
Такие способы изготовления создают тонкую мультиаксиальную ткань и/или обработанный смолами материал, подобный Hi-Tape®, которые можно непосредственно использовать в слоистых композитах или при автоматизированной укладке лент.
Как проиллюстрировано, жгут 200 представляет собой слоистую структуру, имеющую по существу прямоугольную форму сечения, что можно назвать слоистой лентой. Однако возможны и другие формы, и жгут может представлять собой, например, плоскую тесьму с волокном или волокнами, проходящими под углом к оси, как, например, плетеный жгут, изображенный на Фиг. 7А, или мультиаксиальные ленты, изображенные на Фиг. 7В.
Как обсуждалось выше, нити могут иметь структуру слоистой ленты, с одним или более диагональных слоев. То есть диагональные слои представляют собой слои, полученные из волокон, расположенных под углом, отличным от 0 градусов или 90 градусов, по отношению к слоям, которые не являются диагональными слоями. Хотя на Фиг. 2 показаны внешние слои с волокнами, проходящими в одном направлении, это не является ограничением. Действительно, слои слоистой структуры могут находиться в любом желаемом расположении, в соответствии с конструктивными требованиями. Соответственно, не имеется ограничений по поводу того, где в слоистом пакете расположены слои, проходящие диагонально по отношению к другим слоям. И угловое направление волокон в диагональном слое может быть таким же, как угловое направление волокон в других диагональных слоях, или отличаться от него. Более того, волокна в диагональных слоях могут идти под углом 0 градусов или 90 градусов по отношению друг к другу.
Фиг. 8 изображает сводные экспериментальные данные по модулю упругости и прочности при растяжении для образца, включающего 3D мультиаксиальный жгут, армированный волокном, при приложении нагрузки в направлениях 0° (основа), 45° (по диагонали) и 90° (уток).
Испытания проводили в следующих условиях:
Тип жгута: углеродное волокно Toray® Т300
Размер (размеры) жгута: 1 К - количество волокон на жгут
Количество жгутов: 24 - количество жгутов, используемых для ткачества плетеной арматуры.
Отношение количества жгутов, идущих в прямом направлении, к количеству жгутов, идущих под углом: 8 к 16: в осевом направлении используют 8 жгутов.
Оставшиеся 16 жгутов переплетают в процессе плетения.
Предполагаемый угол переплетения: 45° (фактически ~55°)
Конечный объем волокон (ОВ) в панели: ~55%
Предполагают, что уплощенные плетеные жгуты могут имитировать мультиаксиальные жгуты. Усредненные свойства жгута определяют на основе объема волокон в пластине 58%, что дает 46% объем волокон в композите в целом. При использовании плетеных жгутов G12 композита улучшается (~17 ГПа вместо ожидаемых 4-5 ГПа),
На Фиг. 9 изображены экспериментальные результаты по определению зависимости деформации от растягивающего напряжения в плоскости для 3D-тканого композита, в состав которого входят армирующие мультиаксиальные плетеные жгуты. Отметим, что модули (наклоны зависимостей) для направления по диагонали, направлений основы и утка являются очень сходными. Это является результатом введения армирования проходящими под углом к оси волокнами в плетеных жгутах, использованных в процессе 3D ткачества.
Как можно видеть, модуль Фиг. 9 сходен с модулем в случае мультиаксиального армирования Фиг. 8, в то время как изображение, приведенное на относящемся к существующему уровню техники Фиг. 1В. дает совершенно различные отклики при приложении нагрузки к композиту в направлениях основы, утка и в диагональном направлении (45°).
Фиг. 10 приводит сравнение откликов в плоскости при приложении усилия растяжения под углом 45° для 3D тканых композитов, включающих мультиаксиальное и моноаксиальное армирование. Модуль, относящийся к мультиаксиальному армированию, значительно больше, чем модуль при моноаксиальном армировании.
Фиг. 4 представляет фотографию 3D тканой заготовки 400, имеющей плетеные нити с проходящим под углом к оси волокном вместо плоской ленты. Средняя секция 410 по ширине представляет собой переплетенные как в направлении основы, так и в направлении утка плетеные нити с проходящим под углом к оси волокном. В верхней третьей части 420 и нижней третьей части 430 в направлении основы вплетены многонаправленные плетеные нити, а в направлении утка вплетены стандартные моноаксиальные жгуты. Это иллюстрирует, что можно соткать гибридную заготовку, смешивая стандартные и мультиаксиальные жгуты для удовлетворения требований по характеристикам. Плетеная нить является многонаправленным жгутом, а не только проходящим под углом к оси волокном. Она обеспечивает армирование как по оси, так и под углом к ней. Плетеный жгут может, в дополнение к проходящим под углом к оси волокнам, иметь волокна, направленные по оси.
На Фиг. 5 и 6 представлены фотографии композита из 3D тканого материала по Фиг. 4.
Три конфигурации строения 3D тканого композита с использованием многонаправленных, многослойных жгутов по данному изобретению сравнивали, используя возможности программного обеспечения микромеханической гомогенизации, внедренного в Albany Engineering Composites' (АЕС) 3D Composite Studio™:
Пример 1
3D тканый композит, изготовленный с использованием моноаксиальной ленты, с содержанием волокна и размерами, сходными с Hexcel Hi-Tape®. Плотность упаковки в жгуте составляет 60%, что приводит к общему объему волокна 50%. Содержание волокна в композите, в направлениях 0°, ±45° и 90°, составляет 50%, 0% и 50%, соответственно. Для расчета упругих свойств композита была выбрана конфигурация волокон, соединяющихся под малым углом.
Пример 2
3D тканый композит, изготовленный с использованием многонаправленной ленты, с содержанием волокна и размерами, сходными с Нexcel Hi-Tape®, хотя их конструкция более похожа на материал C-Ply™. Плотность упаковки в жгуте составляет 60%, что приводит к общему объему волокна 50%. Содержание волокна в композите, в направлениях 0°, ±45° и 90°, составляет 25%, 50% и 25%, соответственно. Каждый жгут имеет распределение волокна 50%, 50%, 0%. Для расчета упругих свойств композита и количественного определения изменении механических свойств была выбрана та же конфигурация волокон, соединяющихся под малым утлом, из Примера 1.
Пример 3
Стандартная квази-изотропная слоистая конфигурация с 50% объемом волокна и распределением волокна (25%, 50%, 25%). Эта конфигурация была выбрана в качестве точки отсчета, чтобы проиллюстрировать более слабые сдвиговые свойства стандартных 3D тканых композитов (Пример 1) и количественно оценить улучшения, полученные от данного изобретения (Пример 2).
Результаты, сравнивающие эти три примера, сведены в Таблицу 1 и показаны на Фиг. 3. Пример 2 показывает 3,83Х улучшение в параметре жесткости на сдвиг (Gxy) по сравнению с Примером 1 и находится в пределах 20% от жесткости на сдвиг квази-изотропной слоистой конфигурация. В то время как осевые модули (Ехх и Еуу) в Примере 2 были значительно, примерно на 33%, снижены по сравнению с Примером 1, они находились в пределах 4% от величин Примера 3.
Figure 00000001
Из этих результатов можно сделать вывод, что при использовании многонаправленного армирования, раскрытого в данном патентном описании, можно изготовить 3D тканый композит, у которого характеристики жесткости в плоскости очень близки по свойствам квази-изотропной слоистой конфигурации, который принят за стандарт в промышленности, с теми дополнительными преимуществами, что получены улучшения в отношении жесткости и прочности по толщине, устойчивости к разрушениям и характеристикам по поглощению энергии.
3D многослойные, многонаправленные тканые материалы можно пропитать материалом матрицы. Материал матрицы включает эпоксидную смолу, бисмалеимид, полиэфир, винилэфирную смолу, керамику, углерод и другие подобные материалы.
Другие примеры воплощения находятся в пределах объема нижеследующей формулы изобретения.

Claims (64)

1. Трехмерное ткацкое переплетение, включающее:
первые нити, проходящие в одном направлении,
вторые нити, проходящие в другом направлении и взаимно переплетенные с первыми нитями;
где по меньшей мере часть вторых нитей включает по меньшей мере одну диагональную армирующую нить и где по меньшей мере часть вторых нитей представляет собой слоистую структуру, имеющую по меньшей мере три слоя, которые включают по меньшей мере один диагональный слой второй нити, при этом каждый по меньшей мере один диагональный слой второй нити имеет волокна, проходящие под углом, отличным от 0° или 90°, по отношению к волокнам в слоях второй нити, которые не являются диагональными слоями второй нити.
2. Ткацкое переплетение по п. 1, где слоистая структура содержит:
первый слой волокон второй нити, проходящих в первом направлении;
второй слой волокон второй нити, проходящих во втором направлении; и
где между первым и вторым слоями второй нити расположен по меньшей мере один диагональный слой волокон второй нити;
при этом волокна в первом диагональном слое второй нити проходят под первым углом по отношению к первому направлению.
3. Ткацкое переплетение по п. 2, где первое и второе направления являются одним и тем же направлением.
4. Ткацкое переплетение по п. 2, включающее:
второй диагональный слой волокон второй нити, расположенный между первым и вторым слоями второй нити;
при этом волокна во втором диагональном слое второй нити проходят под вторым углом по отношению к первому направлению.
5. Ткацкое переплетение по п. 4, где первый угол составляет от 30 до 60 градусов, а второй угол составляет от -30 до -60 градусов.
6. Ткацкое переплетение по п. 5, где первый угол составляет 45 градусов, а второй угол составляет -45 градусов.
7. Ткацкое переплетение по п. 5, где первый угол составляет 30 градусов, а второй угол составляет -60 градусов.
8. Ткацкое переплетение по п. 2, где по меньшей мере часть вторых нитей содержат первую оболочку второй нити на внешней поверхности первого слоя второй нити и вторую оболочку второй нити на внешней поверхности второго слоя второй нити.
9. Ткацкое переплетение по п. 2, где по меньшей мере часть первых нитей представляет собой слоистую структуру, имеющую по меньшей мере три слоя, включающие по меньшей мере один диагональный слой первой нити, и каждый по меньшей мере один диагональный слой первой нити имеет волокна, идущие под углом, отличным от 0° или 90°, по отношению к волокнам в слоях первой нити, которые не являются диагональными слоями первой нити.
10. Ткацкое переплетение по п. 9, где слоистая структура включает:
первый слой волокон первой нити, проходящий в третьем направлении;
второй слой волокон первой нити, проходящий в четвертом направлении; и
по меньшей мере один диагональный слой волокон первой нити, расположенный между первым и вторым слоями первой нити,
при этом волокна в первом диагональном слое первой нити проходят под другим первым углом по отношению к первому направлению.
11. Ткацкое переплетение по п. 10, где третье и четвертое направления представляют собой одно и то же направление.
12. Ткацкое переплетение по п. 11, которое сформировано в виде заготовки, имеющей форму сечения, выбранную из группы, состоящей из π, H, T, O и I.
13. Ткацкое переплетение по п. 1, которое сформировано в виде заготовки, имеющей форму сечения, выбранную из группы, состоящей из π, H, T, O и I.
14. Ткацкое переплетение по п. 1, где по меньшей мере часть вторых нитей представляет собой плетеные жгуты.
15. Ткацкое переплетение по п. 14, где по меньшей мере часть первых нитей представляет собой плетеные жгуты.
16. Ткацкое переплетение по п. 1, где по меньшей мере часть вторых нитей представляет собой мультиаксиальные ленты.
17. Ткацкое переплетение по п. 16, где по меньшей мере часть первых нитей представляют собой мультиаксиальные ленты.
18. Способ формирования трехмерного ткацкого переплетения, включающий:
сплетение первых нитей, проходящих в одном направлении, со вторыми нитями, проходящими в другом направлении при взаимном переплетении с первыми нитями;
где по меньшей мере часть вторых нитей включает по меньшей мере одну диагональную армирующую нить и в котором по меньшей мере часть вторых нитей представляет собой слоистую структуру, имеющую по меньшей мере три слоя, которые включают по меньшей мере один диагональный слой второй нити, и каждый по меньшей мере один диагональный слой второй нити имеет волокна, проходящие под углом, отличным от 0° или 90°, по отношению к волокнам в слоях второй нити, которые не являются диагональными слоями второй нити.
19. Способ по п. 18, в котором слоистая структура включает:
первый слой волокон второй нити, проходящих в первом направлении;
второй слой волокон второй нити, проходящих во втором направлении;
при этом по меньшей мере один диагональный слой волокон второй нити расположен между первым и вторым слоями второй нити, и
волокна в первом диагональном слое второй нити проходят под первым углом по отношению к первому направлению.
20. Способ по п. 19, в котором первое и второе направления представляют собой одно и то же направление.
21. Способ по п. 19, включающий:
размещение второго диагонального слоя волокон второй нити между первым и вторым слоями второй нити,
при этом волокна во втором диагональном слое второй нити проходят под вторым углом по отношению к первому направлению.
22. Способ по п. 21, в котором первый угол составляет от 30 до 60 градусов, а второй угол составляет от -30 до -60 градусов.
23. Способ по п. 22, в котором первый угол составляет 45 градусов, а второй угол составляет -45 градусов.
24. Способ по п. 22, в котором первый угол составляет 30 градусов, а второй угол составляет -60 градусов.
25. Способ по п. 19, в котором по меньшей мере часть вторых нитей включают первую оболочку второй нити на внешней поверхности первого слоя второй нити и вторую оболочку второй нити, на внешней поверхности второго слоя второй нити.
26. Способ по п. 19, в котором по меньшей мере часть первых нитей представляют собой слоистую структуру, имеющую по меньшей мере три слоя, которые включают по меньшей мере один диагональный слой первой нити, при этом каждый по меньшей мере один диагональный слой первой нити имеет волокна, проходящие под углом, отличным от 0° или 90° по отношению к волокнам в слоях первой нити, которые не являются диагональными слоями первой нити.
27. Способ по п. 26, в котором слоистая структура включает:
первый слой волокон первой нити, проходящих в третьем направлении;
второй слой волокон первой нити, проходящих в четвертом направлении;
где между первым и вторым слоями первой нити расположен по меньшей мере один диагональный слой волокон первой нити; и
волокна в первом диагональном слое первой нити идут под другим первым углом по отношению к первому направлению.
28. Способ по п. 27, в котором третье и четвертое направления представляют собой одно и то же направление.
29. Способ по п. 28, включающий:
формирование трехмерного ткацкого переплетения в виде заготовки, имеющей форму сечения, выбранную из группы, состоящей из π, H, T, O и I.
30. Способ по п. 18, включающий:
формирование трехмерного ткацкого переплетения в виде заготовки, имеющей форму сечения, выбранную из группы, состоящей из π, H, T, O и I.
31. Способ по п. 18, в котором по меньшей мере часть вторых нитей представляет собой плетеные жгуты.
32. Способ по п. 31, в котором по меньшей мере часть первых нитей представляет собой плетеные жгуты.
33. Способ по п. 18, в котором по меньшей мере часть вторых нитей представляет собой мультиаксиальные ленты.
34. Способ по п. 33, в котором по меньшей мере часть первых нитей представляет собой мультиаксиальные ленты.
35. Способ формирования трехмерного тканого композита, включающий:
формирование трехмерного ткацкого переплетения по п. 19 или 27, и
пропитку трехмерного ткацкого переплетения материалом матрицы.
RU2019139875A 2017-06-16 2018-06-15 Армированное волокном 3D ткацкое переплетение и способ его изготовления RU2767839C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762520840P 2017-06-16 2017-06-16
US62/520,840 2017-06-16
US201762545656P 2017-08-15 2017-08-15
US62/545,656 2017-08-15
PCT/US2018/037929 WO2018232363A1 (en) 2017-06-16 2018-06-15 Woven 3d fiber reinforced structure and method of making thereof

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019139875A RU2019139875A (ru) 2021-07-16
RU2019139875A3 RU2019139875A3 (ru) 2021-09-06
RU2767839C2 true RU2767839C2 (ru) 2022-03-22

Family

ID=62842297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019139875A RU2767839C2 (ru) 2017-06-16 2018-06-15 Армированное волокном 3D ткацкое переплетение и способ его изготовления

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20180363175A1 (ru)
EP (1) EP3638833B1 (ru)
JP (1) JP7177100B2 (ru)
KR (1) KR102624064B1 (ru)
CN (1) CN110741113A (ru)
CA (1) CA3065195A1 (ru)
DK (1) DK3638833T3 (ru)
ES (1) ES2986640T3 (ru)
FI (1) FI3638833T3 (ru)
MX (1) MX2019014423A (ru)
RU (1) RU2767839C2 (ru)
WO (1) WO2018232363A1 (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI875725B (zh) 2018-12-17 2025-03-11 美商諾提勒斯防衛有限責任公司 機能性編織複合紗
CN109829203B (zh) * 2019-01-07 2020-11-24 重庆大学 一种建筑空间膜结构中织物基材的生产方法
ES2928929T3 (es) * 2019-08-21 2022-11-23 Airbus Operations Slu Estructura de material compuesto laminado absorbente de ondas sonoras
US12421659B1 (en) * 2020-06-19 2025-09-23 Nautilus Defense Llc Functional braided composite yarns for sensing applications
US12134841B1 (en) * 2021-03-24 2024-11-05 Nautilus Defense Llc Composite-integrated electrical networks
CN114492009B (zh) * 2022-01-17 2024-07-02 北京理工大学 针刺斜纹布复合材料的纤维路径确定及性能计算方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2185469C2 (ru) * 1996-10-18 2002-07-20 Е.И. Дюпон Де Немур Энд Компани Способ быстрого изготовления материала
RU2415976C2 (ru) * 2005-11-17 2011-04-10 Олбэни Энджиниред Композитс, Инк. Комбинированные трехмерные тканые многослойные стойки для композитных конструкций
US20120144984A1 (en) * 2010-12-14 2012-06-14 Atkins & Pearce, Inc. Braided Carbon Nanotube Threads and Methods Of Manufacturing The Same
US20130216770A1 (en) * 2012-02-17 2013-08-22 Albany Engineered Composites Inc. Pi-shaped preform with bias fibers
EP3095901A1 (en) * 2015-05-20 2016-11-23 Tape Weaving Sweden AB Gap-free woven fabric composed of tape-like warps and wefts

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9206512D0 (en) * 1992-03-25 1992-05-06 Tech Textiles Ltd Apparatus for producing multi-axial non-woven fabric
JPH10168699A (ja) * 1996-12-06 1998-06-23 Toshiba Corp 繊維複合材料およびその製造方法
DE202004007601U1 (de) * 2004-05-12 2004-11-04 P-D Glasseiden Gmbh Oschatz Multiaxialgelege
JP5489463B2 (ja) * 2005-12-08 2014-05-14 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 多軸布帛
DE102006006337A1 (de) * 2006-02-11 2007-08-16 Kümpers GmbH & Co. KG Räumliche textile Bauteilstruktur auf hochfesten Fäden, sowie Verfahren zu deren Herstellung
CN101516612B (zh) * 2006-08-04 2012-09-05 Md光纤技术公司 用于连续制造多轴向织物幅的方法
FR2928293B1 (fr) * 2008-03-07 2016-09-23 Duqueine Rhone Alpes Procede de fabrication d'un produit composite multi axial plan et produit obtenu par ce procede
EP2431160A1 (de) * 2010-09-15 2012-03-21 Klaus Szukat Verstärkungsfasergelege und Vorrichtung zu deren Herstellung
US9138961B2 (en) * 2011-10-19 2015-09-22 Honeywell International Inc. High performance laminated tapes and related products for ballistic applications
GB201414363D0 (en) * 2014-08-13 2014-09-24 Cytec Ind Inc Hybrid woven textile for composite reinforcement
EP3344809A1 (en) * 2015-09-02 2018-07-11 Albany Engineered Composites, Inc. Three-dimensional woven composite vehicle components for crashworthiness
CN106738999A (zh) * 2016-12-09 2017-05-31 江苏理工学院 一种多轴向碳纤维复合材料汽车电池盒及其制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2185469C2 (ru) * 1996-10-18 2002-07-20 Е.И. Дюпон Де Немур Энд Компани Способ быстрого изготовления материала
RU2415976C2 (ru) * 2005-11-17 2011-04-10 Олбэни Энджиниред Композитс, Инк. Комбинированные трехмерные тканые многослойные стойки для композитных конструкций
US20120144984A1 (en) * 2010-12-14 2012-06-14 Atkins & Pearce, Inc. Braided Carbon Nanotube Threads and Methods Of Manufacturing The Same
US20130216770A1 (en) * 2012-02-17 2013-08-22 Albany Engineered Composites Inc. Pi-shaped preform with bias fibers
EP3095901A1 (en) * 2015-05-20 2016-11-23 Tape Weaving Sweden AB Gap-free woven fabric composed of tape-like warps and wefts

Also Published As

Publication number Publication date
EP3638833B1 (en) 2024-08-07
RU2019139875A (ru) 2021-07-16
KR20200019676A (ko) 2020-02-24
CA3065195A1 (en) 2018-12-20
KR102624064B1 (ko) 2024-01-12
MX2019014423A (es) 2020-02-05
BR112019026685A2 (pt) 2020-06-30
CN110741113A (zh) 2020-01-31
WO2018232363A1 (en) 2018-12-20
US20180363175A1 (en) 2018-12-20
ES2986640T3 (es) 2024-11-12
FI3638833T3 (fi) 2024-09-23
EP3638833A1 (en) 2020-04-22
JP7177100B2 (ja) 2022-11-22
JP2020524226A (ja) 2020-08-13
DK3638833T3 (da) 2024-09-16
RU2019139875A3 (ru) 2021-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2767839C2 (ru) Армированное волокном 3D ткацкое переплетение и способ его изготовления
RU2544685C2 (ru) Тканая заготовка, композитный материал и способ их изготовления
Jweeg et al. Experimental and theoretical studies of mechanical properties for reinforcement fiber types of composite materials
CA2836017A1 (en) Multilayered fabric, its use including processes for production of composites
KR20080076954A (ko) 복합 구조물 응용을 위한 하이브리드 3차원 직조/적층스트럿
CN104918773A (zh) 复合材料制成的加强结构部件
HUE031749T2 (en) Multidirectionally molded molds for composite structures
MX2012003668A (es) Preforma tejida, material compuesto y metodo de elaboracion de los mismos.
CA2864427A1 (en) Pi-shaped preform with bias fibers
US9962901B2 (en) Preform with integrated gap fillers
US11358308B2 (en) Products comprising reinforcing fibres and shape memory alloy wires and methods of making thereof
Soden et al. Conventional weaving of shaped preforms for engineering composites
US6845791B2 (en) Composite prepreg material form with improved resistance to core crush and porosity
Greb et al. Fabrics for reinforcement of engineering composites
US11192312B2 (en) Three-dimensional woven preforms for omega stiffeners
Bhardwaj et al. Enhancing composite properties through design and fabrication of hybrid kevlar, bassalt and carbon fiber: an experimental study
Ohlsson Weight reduction by optimized reinforcement structures
BR112019026685B1 (pt) Estrutura reforçada de fibra tridimensional tecida e método para produzir a mesma
Deshpande et al. Recent trends and developments in the use of woven fabric reinforcements for composite materials
Potluri et al. Bench-marking of 3D preforming strategies
Jldain Literature Review on Advanced Textile Reinforcements and Preforms
MAT et al. 236 TEXTILE STRUCTURAL COMPOSITES
Hallstrom 3D-textile reinforcement in composites-mechanics, modelling, pros and cons
Malik et al. 3-D FABRICS–An Overview