本申請涉及航天裝備制備領(lǐng)域，特別涉及一種超輕質(zhì)承力方柱預(yù)制體及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展，輕質(zhì)化已成為航天器面臨的主要挑戰(zhàn)之一。在空間衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域，小型支架經(jīng)常被用于固定小型設(shè)備，比如空間紅外相機(jī)等，而這些小型支架只需要具備所能承受的承載能力，因此可以對其提出更高的輕量化要求，陶瓷基復(fù)合材料具備耐高溫、高強(qiáng)度、耐腐蝕、進(jìn)零縮脹的特點(diǎn)，往往被用于航空航天件的制備，陶瓷基復(fù)合材料制備過程中，纖維預(yù)制體的結(jié)構(gòu)對結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度有至關(guān)重要的影響因素，預(yù)制體的纖維連續(xù)性越是完整，所對應(yīng)的構(gòu)件的強(qiáng)度越高；預(yù)制體所用纖維的量越少，輕質(zhì)效果越好。

2、采用空腔構(gòu)件固定空間紅外相機(jī)不僅可以有效地實現(xiàn)空間相機(jī)輕量化，而且能增加空間相機(jī)在太空中的穩(wěn)定性。在發(fā)射衛(wèi)星的時候可以有效的降低衛(wèi)星的質(zhì)量，將有效節(jié)約發(fā)射升空所需人力、物力成本，提高衛(wèi)星發(fā)射、工作效率。

3、故本發(fā)明提出了一種超輕質(zhì)承力方柱預(yù)制體及其制備方法，在滿足其承載能力的基礎(chǔ)上，又盡可能的達(dá)到輕質(zhì)的效果。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種材料節(jié)約，工藝相對簡單，生產(chǎn)效率高，成本低，輕質(zhì)化的預(yù)制體及其制備方法。

2、為了達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明公開了一種超輕質(zhì)承力方柱預(yù)制體及其制備方法，所述預(yù)制體的制備方法包括如下步驟：

3、s1、制備空洞筋位a個，a為正整數(shù)；單個空洞筋位制備方法在于制備相同的空洞筋位展開圖m個，m為正整數(shù)且為雙數(shù)，鋪層疊加空洞筋位展開圖m層；對四邊形1和四邊形2之間的區(qū)域進(jìn)行二維縫合；兩側(cè)均取m/2片纖維布向著外側(cè)方向折疊，折疊線為四邊形2的形狀，折疊至折疊面與纖維布垂直；相鄰折疊面之間沿著折疊線方向裁剪一次，裁剪位置為四邊形邊沿至折疊線部分，相鄰折疊面之間均有2個裁剪位置，任意取一個裁剪位置裁剪；相鄰折疊面之間折疊后存在纖維布余量，所述纖維布余量與相鄰折疊面纖維布貼合后進(jìn)行縫合所述空洞筋位由纖維布制備而成；

4、s2、制備柱體模具a+1個，柱體模具安裝于筋位兩側(cè)；所述柱體模具橫截面處與空洞筋位尺寸相同；所述柱體模具一側(cè)為凸起結(jié)構(gòu)，凸起結(jié)構(gòu)末端有咬合結(jié)構(gòu)；所述柱體模具另一端為凹槽結(jié)構(gòu)，凹槽里側(cè)有咬合結(jié)構(gòu)；柱體模具之間首尾能互相咬合，咬合結(jié)構(gòu)通過空洞筋位空洞處相連；

5、s3、在水平面上依次添加空洞筋位、柱體模具制成部件；可調(diào)控承力方柱的長度；

6、s4、制備纏繞纖維布n片，n為正整數(shù)，纏繞纖維布覆蓋部件一個側(cè)面，采用勾縫的方式將所有空洞筋位與纏繞纖維布進(jìn)行縫合；翻轉(zhuǎn)部件，直至四個面全部與空洞筋位縫合，纏繞纖維布的余量與纏繞纖維布進(jìn)一步縫合，縫合方式為勾縫；依次包裹步驟s3所組合的部件，覆蓋n層纏繞纖維布，縫合方式為勾縫，與上一層纖維布進(jìn)行縫合。

7、進(jìn)一步的，所述空洞筋位展開圖為四邊形。

8、進(jìn)一步的，所述四邊形內(nèi)劃定四邊形1和四邊形2；所述四邊形、四邊形1、四邊形2為等比例，同中心點(diǎn)，四條邊各自平行的形狀；所述四邊形1面積最小且沿著四邊形1的形狀裁剪掉作為空洞四邊形；所述四邊形2作為折疊線。

9、優(yōu)選的，所述四邊形為平行四邊形或者矩形。

10、進(jìn)一步的，所述柱體模具材料為非金屬材料，燃點(diǎn)不高于800℃。

11、進(jìn)一步的，每層纏繞纖維布起始位位于不同面。

技術(shù)特征：

1.一種超輕質(zhì)承力方柱預(yù)制體及其制備方法，其特征在于：所述預(yù)制體的制備方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超輕質(zhì)承力方柱預(yù)制體及其制備方法，其特征在于：所述空洞筋位展開圖為四邊形。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種超輕質(zhì)承力方柱預(yù)制體及其制備方法，其特征在于：所述四邊形內(nèi)劃定四邊形1和四邊形2；所述四邊形、四邊形1、四邊形2為等比例，同中心點(diǎn)，四條邊各自平行的形狀；所述四邊形1面積最小且沿著四邊形1的形狀裁剪掉作為空洞四邊形；所述四邊形2作為折疊線。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種超輕質(zhì)承力方柱預(yù)制體及其制備方法，其特征在于：所述四邊形為平行四邊形或者矩形。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超輕質(zhì)承力方柱預(yù)制體及其制備方法，其特征在于：所述柱體模具材料為非金屬材料，燃點(diǎn)不高于800℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超輕質(zhì)承力方柱預(yù)制體及其制備方法，其特征在于：每層纏繞纖維布起始位位于不同面。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明闡述一種超輕質(zhì)承力方柱預(yù)制體及其制備方法，屬于航天復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于先通過纖維布的裁剪和縫合制備空洞筋位，后制備柱體模具對預(yù)制體起支撐作用，柱體模具之間通過空洞筋位的空洞相結(jié)合；最后用完整的纖維布包裹柱體模具，通過與空洞筋位的縫合達(dá)成一體化制備的效果。該技術(shù)方法具有低成本、高效率、極致輕量化、復(fù)雜場景適用性的特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：王震,吳斌,曾彬,袁勝榮,饒驕
受保護(hù)的技術(shù)使用者：嘉興睿創(chuàng)新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6