用于经截切的π形预成型件的加强件、包括该加强件的π形预成型件以及加强π形预成型件的方法

摘要

公开了一种用于经截切的三维π形或T形预成型件（101）的加强件（201）及其制造方法，以及包括该加强件的复合结构。加强件是具有宽度、长度、以及由厚度（+）分开的第一面表面（212）和第二面表面（213）的转向式织物。转向式织物的第一面表面接附至预成型件的经截切部件。

说明书

通过参引的并入

本文中提及的所有专利、专利申请、文献、参考文献、制造商的 说明书、描述、产品规格书以及用于任意产品的产品卡都通过参引并 入本文，并且可以用于本发明的实践。

技术领域

本发明总体上涉及一种织造的预成型件，并且具体地涉及在加强 的复合材料中使用的织造的预成型件。更具体地，本发明涉及可以成 形为高弯曲形状的经截切的π形预成型件。进一步更具体地，本发明 涉及用于经截切的π形预成型件的加强件。

背景技术

现今使用加强的复合材料来制造结构部件是普遍的，特别是在 可以对其轻重量、高强度、韧性、耐热性以及被形成和成形的能力 的期望特性进行非常有利地利用的应用中。这种部件被用在例如航 空的、航天的、人造卫星、高性能娱乐产品以及其他应用中。

通常，这种部件由嵌置在基体材料中的加强材料构成。加强部 件可以由下述材料制成：例如玻璃、碳、陶瓷、芳族聚酰胺、聚乙 烯和/或展现了所期望的物理、热、化学和/或其他特性——主要是抗 应力破坏的高强度——的其他材料。

通过使用最终变成完成的部件的组成元件的这种加强材料，对 完成的复合部件赋予了加强材料的期望特性，例如非常高的强度。 通常的组成加强材料可以被织造、编织或以其他方式定向成用于加 强预成型件的所期望构型和形状。通常，特别注意确保组成加强材 料所选择的特性的最佳利用。通常，这种加强预成型件结合有基体 材料以形成所期望的完成部件或生产用于完成部件的最终生产的日 常储存。

在已经构造了所需的加强预成型件之后，可以将基体材料引到 预成型件并引入预成型件中，使得通常加强预成型件变成被封装在 基体材料中并且基体材料填充了介于加强预成型件的组成元件之间 的空隙区域。基体材料可以是同样展现了所需的物理、热、化学和/ 或其他特性的各种各样的材料，例如环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、陶 瓷、碳和/或其他材料。为用作基体所选择的材料可以与加强预成型 件的材料相同或不同并且可以具有或不具有相似的物理、化学、热 或其他特性。然而，通常，由于使用复合物的通常目的首先是要实 现通过使用仅一种组成材料不能达到的成品的特性组合，其将不是 相同的材料或具有相似的物理、化学、热或其他特性。如此组合， 加强预成型件以及基体材料之后可以通过热固的或其他已知的方法 在相同的操作中被固化并且稳定化，并且之后加强预成型件和基体 材料遭受为了制造出所需部件的其他操作。在这点上，应当强调的 是，在被这样固化之后，基体材料的凝固的块则通常非常强固地附 着于加强材料（例如，加强预成型件）。因此，完成的部件上的应力， 特别地通过它的、用作纤维之间的粘合剂的基体材料，可以有效地 转移到加强预成型件的组成材料并由加强预成型件的组成材料承 受。加强预成型件的任何破坏或不连续限制了预成型件对施加到完 成的部件上的应力进行转移以及承受的能力。

往往，所期望的是制造具有除了如例如板、片、矩形或方形实 心体等简单几何形状之外的构型。实现此的方式是要将这种基本几 何形状组合成所期望的更复杂形式。一个这种典型结合是通过使由 上述材料制成的加强预成型件以相对于彼此的一定角度（通常为直 角）进行连接来实现的。用于连接的加强预成型件的这种角布置的 通常目的是要形成所期望的形状以形成例如包括一个或多个端部壁 或“T”形交汇部的加强预成型件，或者要强化加强预成型件以及 其所构成的复合结构所产生的组合对抗其暴露在外力例如压力或张 力时的偏斜或失效。在任何情况中，相关的考虑因素是要使组成部 件之间的各接合部尽可能的强固。假设加强预成型件组分自身具有 很高的强度，则接合部的薄弱点有效地变成结构“链”中的“弱链 接”。

在美国专利No.6,103,337中阐述了相交构型的示例，该专利的 公开内容通过参引并入本文中。该参考文献阐述了将两个加强板结 合成T形的有效方式。这可以通过将第一加强面板连接到靠着第一 面板布置在边缘上的第二加强面板来实现。

过去已经为形成这种接合部提出了各种其他建议。已经提出了 形成并固化彼此分离的面板元件以及成角度的加固元件，其中，加 固元件具有单个面板接触表面或在一端处分成两部分以形成两个分 叉的、共面的面板接触表面。之后，两个部件通过使用热固性粘合 剂或其他粘合材料将加强元件的面板接触表面粘合地粘结到其他部 件的接触表面而被连接。然而，当张力施加到固化面板或复合结构 的表皮上时，由于连接部的有效强度是粘合剂的有效强度而不是基 体材料或加强材料的有效强度，具有不可接受的低数值的载荷导致 了使加强元件与面板在它们的接触面处分离的“剥离”力。

在这种部件的接触面处使用金属螺栓或铆钉是不可接受的，因 为这种附件至少部分地破坏了并削弱了复合结构自身的完整性、增 加了重量并且引入了如在该元件和周围材料之间的热膨胀系数的差 异。

解决此问题的其他方法已经基于以下构思：使用如将部件中的 一个缝到另一个上以及依赖缝线来将这种加固纤维引入接合部处， 而将高强度纤维引入连接区域上。在美国专利No.4,331,495中示出 了一个这种方法并且在美国专利No.4,256,790中示出了其方法分 案。这些专利公开了已经在由粘合地粘结的纤维层制成的第一复合 面板与第二复合面板之间产生的接合部。在现有技术方法中，第一 面板在一端处分为两部分以形成两个叉开的、共面的面板接触表面， 这两个叉开的、共面的面板接触表面已经由通过两个面板的未固化 的挠性复合线的缝合而连接到第二面板。面板以及线已经同时地被 固化或“共固化”。在美国专利No.5,429,853中阐述了用于提高接 合强度的另一方法。

尽管现有技术已经试图改进加强的复合件的结构整体性并且已 经获得成功，特别地在美国专利No.6,103,337的情况中仍想要通过 不同于使用粘合剂或机械耦接的方法来改进或解决该问题。在这一 点上，一种方式可能是通过专用机器产生织造的三维（“3D”）结构。 然而，这牵扯到相当多的费用并且很少希望具有专用于产生单一结 构织造机器。尽管存在这种事实，可以处理成纤维加强的复合部件 的3D预成型件是期望的，因为其相对于常规的二维（“2D”）层合 复合件具有提高的强度以及损伤容限。这些预成型件在要求复合件 承载平面外载荷的应用中是特别有用的。然而，上述现有技术的预 成型件在其以下能力方面受到了限制：承受高的平面外载荷、在自 动织机工艺中被织造以及提供预成型件的部分的变化的厚度。

另一方法是要织造平的、多层结构并且将其折叠成3D形状。将 多层结构折叠成3D形状的早期尝试导致了在预成型件折叠时扭曲 的部分。扭曲的发生是因为以这种方式织造的纤维的长度不同于其 在预成型件折叠时所应具有的长度。这在以此方式织造的纤维长度 过短的区域的引起了凹痕和波纹，并且在纤维长度过长的区域引起 了褶皱。在美国专利6,874,543中公开了可能在预成型件折叠的区域 导致波纹或环的3D预成型件织造结构的示例，其全部内容通过参 引并入本文中。

在美国专利6,466,675中公开了一种解决折叠时的扭曲问题的方 法，其全部内容通过参引并入本文。该参考文献提供了可以折叠成 T形或π形的3D结构的平的、多层结构，之所以这样称呼是因为预 成型件的经折叠部分可以产生基本上垂直于凸缘或母体材料的一个 或两个腿部（分别对于T形和π形）。这是通过在织造期间调整纤 维的长度以防止在折叠处的上述凹痕和褶皱来实现的。在织造过程 中，在折叠区域，一些纤维被织造得过长而另外的一些被织造得过 短。短的和长的纤维之后在预成型件被折叠时在长度方面被相等化， 在折叠处产生了平滑的转换。

经折叠的预成型件的益处在于要被加强的面板与加强面板之间 的连接的强度。当其被织造在一起，面板共用加强材料与基体材料， 产生了单式结构。一体地织造的加强面板或腿部与母体材料或凸缘 之间的接合部不再是薄弱的链接，如现有技术的加强件，仅依赖于 用于连接部的强度的粘合剂的强度。代替地，预成型件的纤维将腿 部以及凸缘一体地织造在一起。

然而，经常地，复杂的形状例如弯曲需要加强件。经折叠的T 形或π形加强件需要截切腿部，以提供弯曲的表面。由于经折叠的预 成型件的凸缘材料呈现弯曲的形状，弯曲的表面的长度从曲率的内侧 必然变化到外侧。曲率外侧的弧长增大，而在曲率内侧的弧长减小， 其中曲率外侧的弧长在弯曲时具有较大直径的表面。典型的经折叠预 成型件的腿部不能够按照要求改变长度以提供弯曲的表面。为了提供 弯曲的表面，腿部必须被截切，即，被切割以允许腿部符合变化的弧 长。

通常，切割是沿着局部的曲率半径的，但非径向切割也可以用 来适应长度的变化。为了允许在弯曲的预成型件的内部上具有减小 的长度，腿部被切割并且允许被切割的边缘重叠，或者多余的材料 被移除。相似地，为了适应曲率的外侧上的增大的直径，腿部被切 割，从而在腿部的切割边缘之间形成三角形间隙。在任一构型中， 截切破坏了每个腿部中加强材料的连续性。3D的T形或π形预成 型件会使预成型件的载荷承载能力严重地降级，因为截切涉及对在 拐角周围提供主载荷路径的纤维进行截切。现有技术方法没有充分 地解决对用于加强弯曲的表面的经截切预成型件的进行充分加强的 需要。

本发明通过提供用于3D预成型件、特别是经截切的3D预成型 件的加强件，解决了现有技术的缺点。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于3D预成型件的加强件。

本发明的另一目的是提供一种用于T形或π形3D预成型件的 加强件。

本发明的又一目的是提供一种用于经截切的预成型件的织造的 转向式织物加强件。

本发明的又一目的是提供织造的转向式织物，该织造的转向式 织物作为加强件构造成占据3D的π形预成型件的腿部之间的U形 部。

为了更好地理解本发明、其操作优点以及通过其使用所达到的 具体目标，对示出了本发明的优选的、但为非限制性的实施方式的 所附描述性主题进行了参照。

应当指出的是，在本公开中并且特别是在权利要求和/或段落 中，术语例如“包括”、“被包括”、“包括有”等可以具有美国专利 法赋予其的意义；例如，其可以表示“包含”、“被包含”、“包含有” 等；并且术语，例如“大致由…构成的”以及“大致由…构成”具 有美国专利法归于其的意义，例如其允许未明确叙述的元件，但排 除在现有技术中出现的或影响本发明的基本或新颖特性的元件。

这些以及其他实施方式在以下的详细描述中公开，或者根据以 下的详细描述，这些以及其他实施方式是明显的并且由以下的详细 描述所包含。

附图说明

所包括的用于提供对本发明的进一步理解的附图结合入本说明 书并且是本说明书的组成部分。本文中出现的附图示出了本发明的 不同实施方式并且与描述一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是常规的3D的π形预成型件的侧视图；

图2是沿线A-A截取的图1的常规3D预成型件的截面图；

图3是常规3D的经截切预成型件的侧视图；

图4是够造成弯折或弯曲构型的常规3D的经截切预成型件的侧 视图；

图5是根据本发明的一个实施方式的转向式织物加强件的侧视 图；

图6是根据本发明的一个实施方式的、图2的3D预成型件，其 中图5的转向式织物加强件被置于预成型件的腿部之间；

图7是根据本发明的一个实施方式的、图2的3D预成型件，其 中其包括转向式织物加强件；

图8是根据本发明的一个实施方式的T形预成型件的侧视图， 其中其包括转向式织物加强件；

图9是根据本发明的一个实施方式的转向式织物加强件的截面 端视图；以及

图10是根据本发明的一个实施方式的、图2的3D预成型件， 其中转向式织物加强件被置于预成型件的腿部之间。

具体实施方式

图1和图2示出了3D的π形预成型件100，该3D的π形预成型 件100具有一体地织造的悬垂腿部102（a）和102（b）（合称为“腿 部102”）。预成型件由平的多层织造结构形成，该平的多层织造结构 被适当地织造以及折叠，以产生从凸缘104延伸的腿部102（a）和 腿部102（b）。对于本领域的普通技术人员而言将明显的是经折叠的 预成型件可以具有其他截面形状。例如，如果仅形成了一个腿部102， 则平的织造的预成型件可以形成T形。相似地，不具有将腿部102 分离的间隔d的π形预成型件也将产生T形，例如，如同内侧相向表 面106（a）和106（b）为抵接布置。

为了本公开的目的，“纤维”的含义是广义的并且涵盖纤维、纱 线或编织物。尽管碳纤维是优选的，但本发明实际上可应用于包括但 不限于可以被拉裂的纤维的任意其他纤维，例如拉裂碳纤维或玻璃。

为了清楚起见，在图1-图4中提供了任意选定的坐标系，以示出 各不同视图在空间中的定向。这为对图的理解提供了帮助，但绝不是 本发明的公开的一部分。在图中所使用的坐标系中，纬向或填充（F） 纤维或纱线与X轴对准，而经向（W）纤维或纱线则与Y轴对准。Z 轴垂直于平面凸缘104。

预成型件100由经向（W）纤维或纱线103以及纬向（F）纤维 或纱线105组成，如图1所示。在一些实施方式中，各单个经向（W） 纤维103和纬向（F）纤维105以任何已知的式样彼此交织以形成织 造的预成型件。通过已知的织造方法，经向（W）纤维103和纬向（F） 纤维105织造在凸缘104和腿部102中，其中经向（W）纤维103沿 Y方向在凸缘104和腿部102中连续地延伸。纬向（F）纤维105沿 X方向在经折叠的预成型件中延伸。当腿部被折叠以形成3D预成型 件时，腿部102中的纬向（F）纤维105沿Z方向定向。

如图2所示，腿部102具有离开凸缘104定位的自由端108（a） 和自由端108（b）。共同地，自由端108可以是渐细的，如图2所示。 依据设计标准或其他考虑因素，预期到了其他自由端构型。这种自由 端构型的非限制性示例可以包括方形、圆形或球根状的截面。相邻的 腿部102可以具有相同的端部构型或者可以具有不同的端部构型。端 部构型可以根据需要沿着预成型件的长度而改变。

相似地，凸缘104包括位于凸缘104的端部处的端部部分110（a） 和110（b）（共同地，端部部分110）。如所示出的，端部部分110示 出为渐细的。如同以上自由端108，凸缘端部部分可以具有不同于所 示出的渐细构型的构型。作为替代的非限制性示例，端部部分110可 以是方形的、圆形的或球茎状的或以上形状的组合。应当指出的是， 两个腿部102以及凸缘104的任一侧可以具有相等或不相等的长度。 例如，腿部102（a）可以比腿部102（b）长，或者反之亦然。相似 地，凸缘104的一侧可以比另一侧宽。

图1的3D预成型件100示出为直式构型，其中凸缘的顶部表面 112沿X方向以及Y方向大体上是平面的。这种构型在需要平的面板 的应用中会是有用的。然而，在许多应用中，期望的是具有弯曲的预 成型件以形成弯曲的或曲线的3D面板。图4是在一些应用中有用的 曲线面板的一个示例性的非限制性示例。如所示出的，凸缘104沿X 轴方向或纬向（F）方向保持为平的或几乎平的。图示的构型示出了 构造为接近90°弯折或弯曲的Y轴纤维、经向（W）纤维103。因 此，起初与Y方向对准的经向（W）纤维103通过弯折改变定向以 变成与Z轴对准。

图3示出了弯折之前的常规3D的经截切（设有切割省道）的预 成型件101，如在本领域中已知的。截切部116大体为从自由端108 延伸并终止在凸缘104的下侧114处的、腿部102中的切口。截切部 可以通过从要被截切的每个腿部切割三角形区段来形成，如图3所 示。从腿部102移除的三角形片的第一边与腿部的自由端108对准。 截切部116的两个附加边从三角形的第一边的每端朝向凸缘104的下 侧114延伸并且汇聚在凸缘104的下侧114处。

可替代地，截切部可以是从腿部102的自由端108朝向凸缘104 的下侧114延伸并且在凸缘104的下侧114处终止的均一的切口。

当具有三角形截切部的经截切的预成型件101（图3）弯折成如 图4所示的构型时，移除的三角形区段的拐角例如118（a）和118 （b）被并到一起，以允许预成型件的凸缘104呈现弯曲的形状。成 对的相邻的拐角例如118a/118b、118c/118d、118e/118f（图3）可以 在相同的平面中合到一起，从而保持了如图2所示的腿部102的平滑 的内部表面（106（a）和106（b））以及外部表面（107（a）和107 （b））。在一些应用中，不需要腿部102的平滑的平面状表面。在那 些应用中，可以使用均一的切口截切部，并且当预成型件弯折时，切 口边缘可以重叠。根据应用所要求的，可以使用任一类型的多重截切 部。

不论所使用的截切部的数量或类型，对预成型件的作用大体上是 相同的。腿部102上的、从自由端108朝向凸缘104的下侧114延伸 的任何切口将沿着切口的长度切割腿部102的所有经向（W）纤维 103。由于经向（W）纤维103提供了在弯折的预成型件101的拐角 周围的主载荷承载路径，切割经向（W）纤维103使载荷路径中断并 且能够使结构承载载荷的能力严重地降级。

非平行于腿部102的纬向（F）纤维105的切口可能切割一个或 多个纬向（F）纤维105。如大体上所理解的，对腿部102中的加强 纤维或纱线的任何切割在加强件的连续性中造成了断裂并且降低了 加强件的效力。特别地，经向（W）纤维103中的断裂明显地减小了 预成型件的强度。

在图4中示出的弯折的经截切（形成缝褶）的预成型件101中， 预成型件被弯折成使得腿部102在曲率半径R的内侧上，即在腿部 侧上是凹进状的。在一些示例中，期望的是提供弯曲成使得腿部位于 经截切预成型件（未示出）的曲率的外侧上的预成型件。相似的截切 用来形成这样的弯折：在所述弯折中，3D预成型件在腿部侧上是凸 出状的。当腿部位于曲率半径的外侧上时，通常使用直式切口。如大 体上已知的，当预成型件被弯折时，截切部打开并且由直式切口形成 三角形空间。

在许多应用中，期望的是制造复杂曲率的预成型件，使得预成型 件沿着其长度具有凹曲率以及凸曲率。在这些应用中，预成型件在沿 着长度的一些区域中，在腿部侧上可以是凹进状的，或者在腿部侧上 是凸出状的。因此，腿部102在一些区域中将是在曲率的内侧上（例 如，如图4所示），而在另外的区域中是在曲率的外侧上。

不论曲率的方向，或者究竟是否有弯折，由于预成型件从加强纤 维、特别是沿经向（W）方向的那些纤维的连续性获得了其大部分强 度，因此，腿部102中的经向（W）加强纤维103或纬向（F）加强 纤维105的连续性中的任何中断或断裂削弱了预成型件。用基体/粘 结材料对具有经切割或中断的经向（W）加强纤维103的预成型件进 行浸渍为强度提供了很少的改进，这是因为预成型件的强度因而明显 地依赖于基体材料的强度。

为了加强经截切的预成型件101，提供了如图5所示的转向式织 物201，该转向式织物201可以接附到经截切的预成型件101的一个 或全部两个腿部102上，并且可以用树脂对经修改的预成型件进行浸 渍。如对于本领域的普通技术人员而言将是明显的，相同的或相似的 转向式织物201可以接附到非截切预成型件以提高预成型件的强度、 刚度或其他加强特性。

转向式织物201可以织造成平的并且可以包括经向（W）纤维或 纱线203和纬向（F）纤维或纱线205，经向（W）纤维或纱线203 和纬向（F）纤维或纱线205可以在整个织物上定向成彼此大致垂直， 如图5所示。织物的大体上平的表面212、表面213被间隔开，从而 限定了织物201的厚度t，如图6所示。厚度t也可以通过将两个或 更多个转向式织物结合在一起来实现、或者可以通过织造单个多层转 向式织物来实现、或者可以通过织造平的转向式织物并沿着织物的长 度将其折叠来实现。在任何情况下，转向式织物210的厚度t应当不 大于腿部102（a）与腿部102（b）之间的间隔d（图2），间隔d有 时被称为U形部。图5包括在转向式织物201上的三个位置中的正 交坐标206，从而表示局部的经向（W）纤维203和纬向（F）纤维 205相对于彼此以及相对于织物201自身的定向。有利地，经向（W） 纤维203在弯折部附近是连续的，如图5所示。

在一些应用中，期望的是可以提供具有比U形部宽度或π形预成 型件的腿部102之间的间隔d小的厚度t的转向式织物，从而在腿之 间留有一些空间未填充织物。例如，会有益的是，可以在U形部内 放置除了转向式织物之外的其他材料、部件或部分。所示其他材料、 部件或部分可以为预成型件增加功能性或增加不容易通过织物或预 成型件获得的机械或物理特性。

图9示出了根据本发明的可替代转向式织物214的截面图。并非 如图6所示的那样用平的转向式织物201来填充腿部102（a）与腿 部102（b）之间的U形部，转向式织物214首先被织造成平的，然 后，在插入腿102之间之前，转向式织物214被沿着长度折叠成大体 上为U形的构型。在U形构型中，大体上平的表面212的部分被朝 向彼此折叠，使得表面的部分大体上平行于彼此，如图9所示。图 10示出了折叠成U形并插入具有宽度d的U形部中的转向式织物。 在实施方式（未示出）中，转向式织物214被织造成平的并且被折叠 成使得大体上为平的表面212（或213）的部分形成介于0°与180 °之间的倾斜角。

经折叠的转向式织物214可以填满或基本上填满U形部。可替代 地，经折叠的转向式织物214可以不填满U形部，在经折叠的腿部 216（a）与216（b）之间留有空间，如图9和图10所示。在一些示 例中，会期望的是可以在经折叠的转向式织物214的腿部216（a） 或腿部216（b）中的一个与腿部102（a）或腿部102（b）的内部表 面之间留有空间。

为了易于图示，图10示出了经折叠的转向式织物214，该经折叠 的转向式织物214具有与U形部的封闭端相邻的封闭端218。应当认 识到，经折叠的转向式织物可以以从所示出的定向旋转180°的定向 放置在U形部中。通过这样做，U形部将呈现为填满或基本上填满 织物214，但可以保持敞空的芯部。

转向式织物201具有沿经向（W）纤维的方向测量的长度以及沿 纬向（F）纤维的方向测量的宽度。大体上，当接附到经截切的预成 型件101的腿部102时，转向式织物201的长度与经截切的预成型件 101的长度对准，如沿经向（W）方向测量的。在弯折的或弯曲的构 型中，长度将是现行测量值但将包括弯曲区域中的弧长。沿纬向（F） 方向测量的转向式织物201的宽度可与要被加强的腿部102的长度一 致。在一些示例中，织物201的宽度可以小于或大于要被加强的腿部 的长度。

如所示出的，转向式织物201设置有一个大致为90°的弯折以符 合图4中经截切的并且弯折的预成型件101。转向式织物201具有内 部边缘208以及外部边缘210。如所示出的，外部边缘210成形为与 由弯曲的预成型件101的凸缘104的下侧114形成的半径相一致。相 似地，内部边缘208成形为与腿部102的自由端108相一致，从而包 括图4的弯折预成型件101的内部曲率半径R。

仅为了示出的简单起见，弯折的预成型件101和转向式织物201 示出为仅具有以近似90°弯折的一个弯折或弯曲区段。如上所讨论 的，预成型件可以沿着弯折的预成型件100的长度在腿部侧弯折成凹 进状的或凸出状的，或者凹进状与凸出状的任意组合。弯折预成型件 101可以包括比所示的90°大或小的弯折。转向式织物201可以织造 成与织物要接附至其上的预成型件101的曲率匹配。

转向式织物201是通过这样的方式形成的：在弯曲区域中的内部 边缘208上将纤维织造成较短并且在弯曲或弯折的局部区域中朝向 织物201的外部边缘210将后续纤维织造成逐渐较长。例如，在转向 式织物201的内部半径R处的最内部的经向（W）纤维203在弯折 部或弯曲部的角度测量上具有与半径R的弧长相等的长度。从最内 部纤维朝向外部曲率半径偏移了距离x的后续纤维将在弯折部或弯 曲部的相同角度测量上具有等于弧长（R+x）的长度。在没有弯曲部 的区域，沿着内部边缘和外部边缘的纤维将具有相同的长度。

经折叠的转向式织物214可以以类似的方式制成，其中经向（W） 纤维或纱线在如图5所示的曲率的内部边缘208处被织造得较短而接 近弯曲部的外部边缘210则逐渐地更长。

转向式织物可以在织造设备上制造，所述织造设备例如包括可以 在织物的每个边缘处提供不同收紧量的可编程的收紧系统。可编程的 收紧系统可以生产具有可以大致接近任何弯曲构型的弯曲的和直的 区段的任意组合的织物。

为了简单起见，这里将讨论对具有2个腿部的π形预成型件进行 加强，认识到相同的转向式织物201以及方法可以用来加强具有一个腿 部T形预成型件、或具有多于2个腿部的预成型件。在织造转向式织物 201以符合弯曲的预成型件101之后，织物201被接附到预成型件。对 于具有至少2个腿部102的经截切并且弯折的预成型件101，转向式织 物可以接附到一个或全部两个腿部102。在一些示例中，期望的是可以 将转向式织物201接附在一对相邻的腿部102之间。在这种构型中，腿 部之间的空间通常称为U形部。在图6中示出了具有这种构型的转向式 织物的使用。

图6是π形预成型件的截面图，其类似于图2中的截面图，其中转 向式织物201置于相邻的腿部102（a）与102（b）之间，并且大体上 平的表面212、213抵接内部表面106（a）和106（b）中的至少一个。 转向式织物厚度可以等于腿部102的内部表面106（a）和106（b）之 间的间隔。以此方式置于腿部102之间的转向式织物201可以通过例如 本领域已知的装置接附到一个或全部两个腿部上。例如，转向式织物201 可以通过缝纫、缝合、用U形钉来钉、粘合剂、浸渍或本领域已知的任 意其他方法而附接到一个或全部两个腿部102。

可替代地，转向式织物可以接附到经截切的预成型件101的外部表 面107（a）和外部表面107（b）中的一个或多个上，如图7所示。可 以使用类似于以上讨论的方法将转向式织物201接附到腿部102的外部 表面107上。

转向式织物201可以用来通过将织物201接附到预成型件的腿部的 一侧或两侧上来加强T形预成型件。如图8所示，转向式织物201在预 成型件的腿部102的一侧上接附至T形预成型件301。转向式织物可以 通过本领域已知的任何方式来接附。

在一些应用中有利地，当与在预成型件的腿部的外侧上具有转向式 织物加强件的经截切的预成型件相比较时，通过位于相邻的腿部102（a） 与102（b）之间的转向式织物201而加强的经截切的π形预成型件101 提供了更平滑、更均匀的外部表面107。

一旦通过一个或多个转向式织物201而被加强，并且转向式织物201 被适当地接附到经截切的并且弯曲的预成型件101，则可以用基体材料 （例如，树脂）将预成型件101和转向式织物201浸渍成如本领域所已 知的单个结构。基体材料可以是很多种不同材料中的任一种，例如：环 氧树脂、双马来酰亚胺、聚酯、乙烯基酯、陶瓷、碳和/或展现了所期 望的物理、热、化学和/或其他性质的其他材料。后续的固化步骤可以 在现在被加强的预成型件上执行，以产生最终的加强的复合结构。

如本领域已知的，通过浸渍，基体材料封装了加强经向（W）纤维 203和加强纬向（F）纤维205，并且填充了纤维之间的间隙区域。一 旦固化，凝固的基体材料与加强的截切预成型件的纤维103、105、 203、205形成了非常强固的连结，从而产生了三维复合结构，该三 维复合结构包括π形或T形预成型件、转向式织物加强件以及至少部 分地对预成型件和转向式织物加强件进行浸渍的基体材料。因此，完成 的部件上的应力可以有效地传递到纤维103、105、203、205并由纤维 103、105、203、205承受。特别指出的是在经截切并且弯折的预成型件 101的区域中的载荷路径。由于腿部102中的经向（W）纤维在截切过 程中被切割，主载荷承载路径已经受到减损。将转向式织物201接附 到腿部102以及基体材料的后续浸渍和固化提供了新的并且以机械 方式改进的载荷承载路径。通常由预成型件的腿部102承载的载荷可 以在弯折或弯曲的区域切入转向式织物201，从而有效地绕过预成型 件的经截切区域。因此，在弯曲区域中载荷承载能力已经被恢复并且 得到提高。

本发明的优点包括为3D预成型件提供加强件。特别地，当3D 预成型件的腿部或多个腿部已经被截切以允许该预成型件呈现弯曲 的构型时，本发明为该3D预成型件的腿部或多个腿部提供了加强件。 加强件是通过以与3D预成型件相同的弯曲式样织造并具有至少穿过 预成型件的弯曲部分的连续纤维的转向式织物来提供的。

转向式织物加固件可以由诸如玻璃、碳、陶瓷、芳族聚酰胺（例 如，“KEVLAR”）、聚乙烯和/或展现了所期望的物理、热、化学和/ 或其他性质的其他材料制成的纤维或纱线织造。

尽管在本文中已经详细描述了本发明的优选实施方式及其修改， 应当理解的是本发明不限于此具体实施方式和修改，并且本领域的技 术人员可以在不偏离本发明的、由所附权利要求所限定的精神和范围 的情况下实现其他修改和变型。