用于复合结构应用的三维混杂织造/层合支撑物.pdf

一种用于增强复合结构的织造预制件，包括具有多个交织层的中心部分。所述预制件还包括具有多个独立织造层的第一和第二末端部分，所述多个独立织造层与所述中心部分中的多个交织层整体织造并且沿着所述预制件的整个长度延伸。斜交折叠层散布在所述第一和第二末端部分中的多个独立织造层之间。

1、  一种用于增强复合结构的织造预制件，其包括：
具有多个交织层的中心部分；
具有多个独立织造层的第一末端部分，其中所述多个独立织造层与所述中心部分中的所述多个交织层整体织造并且沿着所述预制件的整个长度延伸；和
具有多个独立织造层的第二末端部分，其中所述多个独立织造层与所述中心部分中的所述多个交织层整体织造并且沿着所述预制件的整个长度延伸；
其中斜交折叠层散布在所述第一末端部分和第二末端部分中的所述多个独立织造层之间。

2、  根据权利要求1所述的织造预制件，其中所述中心部分包括沿着所述织造预制件的整个长度延伸的多个层，以及沿着所述织造预制件的长度部分延伸的多个层。

3、  根据权利要求2所述的织造预制件，其中所述部分延伸的层由经向纤维或纱线形成，所述经向纤维或纱线从所述织造预制件内向外织造并且提供从所述中心部分到所述第一末端部分和第二末端部分的过渡。

4、  根据权利要求2所述的织造预制件，其中在所述第一末端部分和第二末端部分中的所述独立织造层之间的用于所述斜交折叠层的间隙是由从所述织造预制件内向外织造的经向纤维或纱线产生的。

5、  根据权利要求1所述的织造预制件，其中所述第一末端部分是具有阳型或阴型构造的突出部。

6、  根据权利要求1所述的织造预制件，其中所述第二末端部分是具有阳型或阴型构造的突出部。

7、  根据权利要求1所述的织造预制件，其中所述第一末端部分与所述中心部分共线或互成角度。

8、  根据权利要求1所述的织造预制件，其中所述第二末端部分与所述中心部分共线或互成角度。

9、  根据权利要求3所述的织造预制件，其中所述柱部分和所述第一和第二末端部分之间的所述过渡是平滑的锥形过渡或交错排列的过渡。

10、  根据权利要求1所述的织造预制件，其中所述中心部分在所述中心部分末端处分叉。

11、  根据权利要求10所述的织造预制件，其中所述分叉的末端形成阴型突出部或U形夹的两半部分。

12、  根据权利要求1所述的织造预制件，其中所述中心部分比所述第一末端部分和第二末端部分厚。

13、  根据权利要求1所述的织造预制件，其中所述中心部分比所述第一末端部分和第二末端部分薄。

14、  根据权利要求1所述的织造预制件，其中所述第一末端部分和所述第二末端部分以经向和纬向纤维或纱线织造。

15、  根据权利要求1所述的织造预制件，其中所述中心部分中的所述层是以经向和纬向纤维或纱线织造的织造层。

16、  根据权利要求1所述的织造预制件，其中所述中心部分具有选自层到层方式、贯穿厚度方式、正交联结方式和角联锁交织方式的纤维排布。

17、  根据权利要求14或15所述的织造预制件，其中所述经向和纬向纤维或纱线选自包括碳、尼龙、粘胶纤维、聚酯、玻璃纤维、棉、玻璃、陶瓷、芳族聚酰胺和聚乙烯的合成或天然材料。

18、  根据权利要求1所述的织造预制件，其中所述织造预制件与玻璃层交叉编织。

19、  一种制造用于增强复合结构的织造预制件的方法，包括以下步骤：
将多个层一起织造以形成整体式中心部分；
织造多个独立层以形成第一末端部分，其中所述多个独立层与所述中心部分中的所述多个层整体织造；
织造多个独立层以形成第二末端部分，其中所述多个独立层与所述中心部分中的所述多个层整体织造；和
将斜交折叠层散布在所述第一末端部分和所述第二末端部分中的所述多个独立织造层之间。

20、  根据权利要求19所述的方法，还包括从所述织造预制件内向外织造经向纤维或纱线的步骤，以提供从所述中心部分到所述第一末端部分和第二末端部分的过渡。

21、  根据权利要求19所述的方法，还包括从所述织造预制件内向外织造经向纤维或纱线以在所述第一末端部分和第二末端部分中形成独立织造层的步骤，由此在所述独立织造层之间为所述斜交折叠层提供间隙。

22、  根据权利要求19所述的方法，其中所述第一末端部分是具有阳型或阴型构造的突出部。

23、  根据权利要求19所述的方法，其中所述第二末端部分是具有阳型或阴型构造的突出部。

24、  根据权利要求19所述的方法，其中所述第一末端部分与所述中心部分共线或互成角度。

25、  根据权利要求19所述的方法，其中所述第二末端部分与所述中心部分共线或互成角度。

26、  根据权利要求20所述的方法，其中所述柱部分和所述第一和第二末端部分之间的所述过渡是平滑的锥形过渡或交错排列的过渡。

27、  根据权利要求19所述的方法，其中织造所述中心部分，使其在所述中心部分末端处分叉。

28、  根据权利要求27所述的方法，其中所述分叉的末端形成阴型突出部或U形夹的两半部分。

29、  根据权利要求19所述的方法，其中所述中心部分比所述第一末端部分和第二末端部分厚。

30、  根据权利要求19所述的方法，其中所述中心部分比所述第一末端部分和第二末端部分薄。

31、  根据权利要求19所述的方法，其中以经向和纬向纤维或纱线织造所述中心部分、所述第一末端部分和所述第二末端部分。

32、  根据权利要求19所述的方法，其中所述中心部分以选自层到层方式、贯穿厚度方式、正交联结方式和角联锁交织方式的纤维排布织造。

33、  根据权利要求19所述的方法，其中所述经向和纬向纤维或纱线选自包括碳、尼龙、粘胶纤维、聚酯、玻璃纤维、棉、玻璃、陶瓷、芳族聚酰胺和聚乙烯的合成或天然材料。

34、  根据权利要求19所述的方法，其中所述织造预制件与玻璃层交叉编织。

35、  一种用织造预制件增强的三维复合结构，其包括：
具有多个交织层的中心部分；
具有多个独立织造层的第一末端部分，其中所述多个独立织造层与所述中心部分中的所述多个交织层整体织造并且沿着所述织造预制件的整个长度延伸；和
具有多个独立织造层的第二末端部分，其中所述多个独立织造层与所述中心部分中的所述多个交织层整体织造并且沿着所述织造预制件的整个长度延伸；
其中斜交折叠层散布在所述第一末端部分和第二末端部分中的所述多个独立织造层之间；以及
基体材料。

36、  根据权利要求35所述的复合结构，其中所述中心部分包括沿着所述织造预制件的整个长度延伸的多个层，以及沿着所述织造预制件的长度部分延伸的多个层。

37、  根据权利要求36所述的复合结构，其中所述部分延伸的层由经向纤维或纱线形成，所述经向纤维或纱线从所述织造预制件内向外织造并且提供从所述中心部分到所述第一末端部分和第二末端部分的过渡。

38、  根据权利要求36所述的复合结构，其中在所述第一末端部分和第二末端部分中的所述独立织造层之间的用于所述斜交折叠层的间隙是由从所述织造预制件内向外织造的经向纤维或纱线产生的。

39、  根据权利要求35所述的复合结构，其中所述第一末端部分是具有阳型或阴型构造的突出部。

40、  根据权利要求35所述的复合结构，其中所述第二末端部分是具有阳型或阴型构造的突出部。

41、  根据权利要求35所述的复合结构，其中所述第一末端部分与所述中心部分共线或互成角度。

42、  根据权利要求35所述的复合结构，其中所述第二末端部分与所述中心部分共线或互成角度。

43、  根据权利要求37所述的复合结构，其中所述柱部分和所述第一和第二末端部分之间的所述过渡是平滑的锥形过渡或交错排列的过渡。

44、  根据权利要求35所述的复合结构，其中所述中心部分在所述中心部分末端处分叉。

45、  根据权利要求44所述的复合结构，其中所述分叉的末端形成阴型突出部或U形夹的两半部分。

46、  根据权利要求35所述的复合结构，其中所述中心部分比所述第一末端部分和第二末端部分厚。

47、  根据权利要求35所述的复合结构，其中所述中心部分比所述第一末端部分和第二末端部分薄。

48、  根据权利要求35所述的复合结构，其中所述中心部分是单方向增强的。

49、  根据权利要求35所述的复合结构，其中所述第一末端部分和所述第二末端部分是近似全方向或多方向增强的。

50、  根据权利要求35所述的复合结构，其中所述第一末端部分和所述第二末端部分以经向和纬向纤维或纱线织造。

51、  根据权利要求35所述的复合结构，其中所述中心部分中的所述层是以经向和纬向纤维或纱线织造的织造层。

52、  根据权利要求35所述的复合结构，其中所述织造的中心部分具有选自层到层方式、贯穿厚度方式、正交联结方式和角联锁交织方式的纤维排布。

53、  根据权利要求50或51所述的复合结构，其中所述经向和纬向纤维或纱线选自包括碳、尼龙、粘胶纤维、聚酯、玻璃纤维、棉、玻璃、陶瓷、芳族聚酰胺和聚乙烯的合成或天然材料。

54、  根据权利要求36所述的复合结构，其中所述复合结构由选自树脂传递模塑和化学气相渗透的工艺形成。

55、  根据权利要求54所述的复合结构，其中所述基体材料选自环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、陶瓷和碳。

56、  一种用于增强复合结构的织造预制件，其包括：
具有多个交织层的柱部分；和
具有多个独立织造层的突出部末端部分，其中所述多个独立织造层与所述柱部分中的所述多个交织层整体织造并且沿着所述预制件的整个长度延伸；以及
其中斜交折叠层散布在所述突出部末端部分中的所述多个独立织造层之间。

57、  根据权利要求56所述的织造预制件，其中所述突出部末端部分具有阳型或阴型构造。

58、  根据权利要求56所述的织造预制件，其中所述突出部末端部分与所述柱部分共线或互成角度。

59、  根据权利要求56所述的织造预制件，其中所述柱部分比所述突出部末端部分厚。

60、  根据权利要求56所述的织造预制件，其中所述柱部分比所述突出部末端部分薄。

61、  根据权利要求56所述的织造预制件，还包括基体材料。

用于复合结构应用的三维混杂织造/层合支撑物
技术领域
本发明涉及用于增强复合结构的三维织造预制件的几何构造，在所述增强复合结构的一个或两个末端上具有近似全方向的或多方向的增强并且在所有其它区域具有近似单方向的增强。
背景技术
当前广泛使用增强复合材料来生产结构部件，尤其是在追求所希望的轻质、坚固、强韧、耐热、自支撑以及适于成型和定型的特性的应用中。这样的部件例如用在航空、航天、卫星和电池工业中，以及用于娱乐性应用例如赛艇和汽车中，以及用于其它数不尽的应用中。三维织物一般由沿三个方向定向的纤维构成，其中每一纤维都沿着垂直于其它纤维的方向，即沿着X、Y和Z轴方向延伸。
通常，由上述织物形成的部件由嵌入基体材料中的增强材料构成。增强部件可以由具有所希望的物理性能、热性能、化学性能和/或其它性能(尤其是具有抵抗应力破坏的高强度)的材料制得，所述材料例如玻璃、碳、陶瓷、芳族聚酰胺(例如)、聚乙烯和/或其它材料。通过使用这种增强材料并使其最终成为完成部件的组元，完成的复合部件便被赋予了所希望的增强材料的特性，例如非常高的强度。组元增强材料通常可以机织、针织或以其它方式定向成所希望的增强预制件的结构和形状。通常，特别需要注意的是确保最有利地利用已选择的组元增强材料的性能。一般说来，这样的增强预制件与基体材料结合以形成所希望的完成部件或生产用于最后生产完成部件的日常储存。
在构造了所希望的增强预制件后，可以引入基体材料并且和预制件结合，使得增强预制件被基体材料包围，致使基体材料填充增强预制件的组元之间的空隙区域。基体材料可以是非常多种材料中的任一种，所述非常多种材料例如环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、陶瓷、碳和/或其它材料，它们也具有所希望的物理性能、热性能、化学性能和/或其它性能。选择作为基体的材料可以与增强预制件的材料相同或不同以及可以具有或不具有类似的物理性能、化学性能、热性能或其它的性能。然而，通常，它们和增强预制件不是同一种材料以及不具有类似的物理性能、化学性能、热性能或其它性能，因为在使用复合材料时首先所要达到的目的通常是获得仅通过使用一种组成材料不能获得的最终产品的综合性能。
在结合时，增强预制件和基体材料可以随后在同一操作中通过热定型或其它已知方法固化和稳定化，然后经历其它的操作来生产所希望的部件。需要强调指出的是在如此固化后，基体材料的硬化物质通常非常牢固地粘结到增强材料(例如，增强预制件)。结果，最终部件上的应力，尤其是通过作为纤维之间粘结剂的基体材料，可以有效地转移到增强的增强预制件的组成材料并且由其承载。
通常，材料供应商生产出简单的二维织造织物或单方向的纤维，并发送给裁剪出各种形状并且层层铺设最终部分的客户。最简单的织造材料是基本上二维的平面结构，其中仅在两个方向上具有纤维。这种织物通过交织两组相互垂直的纱线来形成。在二维织造中，0°的纱线称作经向纤维或纱线，90°的纱线称作纬向纤维或纱线。对于树脂传递模塑来说，一系列的织造织物可以组合形成干燥的铺设物，所述干燥的铺设物被置于模具中并注入树脂。这些织物可以使用“裁剪成形”技术或热成形法预成型并且使用树脂粘结剂“粘结”。
然而，二维织造结构具有局限性。预成型步骤在铺设中需要大量的手工劳动。二维织造结构在除了0°和90°方向之外的其它方向中没有足够的强度或没有足够的抗拉伸性能，尤其是在远离纤维轴向的角度上。减少这种可能的局限性的一种方法是在织物中增加斜交纤维，以中间角度、优选以与纬向纤维的轴成±45°的角度使纤维穿插织造到织物中。
简单的织造预制件还是单层的。这限制了材料的可能强度。一种可能的方案是增加纤维的尺寸。另一种是使用多层或多折叠层。使用多层的附加优点是某些层可以定向为使不同层的经纱轴和纬纱轴处在不同的方向，由此起到类似上述讨论的斜交纤维作用。然而，如果这些层是与树脂一起层合的单层的堆叠体，则出现分层问题。如果将各层缝在一起，那么许多织造纤维会在缝制工艺中被破坏并且会损坏整体的抗张强度。此外，对于多折叠层的层合和缝制来说，通常需要手工铺设操作来把各层对准。作为替代方案，可以作为织造工艺的一部分来交织各层。形成多个织物交织层，尤其具有一体化的斜交纤维的多个织物交织层，一直是一个难题。
复合材料用于生产结构部件的一个例子是生产支架和支柱。支架和支柱通常包括在结构的任一末端上具有突出部的中心柱。这些突出部可以具有阳型或阴型(U形夹)构造并且用于把支架或支柱连接到所要增强或支撑的所述结构。如前所述，为了提高复合结构的强度，将多层或多折叠层用于支架和支柱中的突出部和柱部分。尽管由于可以将各层定向为提供在0°和90°方向上的增强以及可以斜向定向以提供在其它方向例如在±45°方向上的增强而使得使用多层是有利的，但是如果与树脂一起层合，层间分层就会成为问题。作为替代方案，如果将各层缝在一起，那么如前所述，许多织造纤维会在缝制工艺中被破坏，并降低最终结构的整体抗张强度。
存在许多层合突出部的实例，其中一些使用了混杂材料(即，交替的碳和钛折叠层)，但是还没有将层合突出部与三维织造柱相结合。用于极高负载结构的层合复合材料突出部的耐久性在多个政府资助的项目中已经被证实。然而，据申请人了解，没有一个项目考虑使用三维织造预制件。
因此，在支架和支柱中使用的具有层合突出部末端或部分以及整体式三维织造中心柱的三维预制件是所希望的。在预制件的中心部分使用三维结构的优点是它减少了剪裁和整理厚复合材料所需要的所有折叠层所需要的劳动，并且与常规层合复合材料相比提供了更好的耐损伤性。末端处的独立层的优点是可以使得层合体具有特定的性能。
因此，需要一种织造预制件，其具有整体织造的三维中心部分和包括独立织造层的层合突出部末端。
发明内容
因此本发明的主要目的是提供一种用于复合结构的三维织造预制件，其具有交织的柱部分和在突出部末端处单独织造的织物的堆叠体。
本发明的另一目的是提供一种用于厚复合结构的织造预制件，该结构在一个或两个末端处具有近似全方向或多方向的增强以及在所有区域内具有近似单方向的增强。
本发明的又一目的是提供一种可用于承载大的集中载荷的复合结构。
这些和其它目的和优点由本发明提供。在这点上，本发明涉及用于增强复合结构的织造预制件以及制造这种预制件的方法。所述织造预制件包括多层织造在一起的中心部分。所述预制件包括具有多个独立织造层的第一末端部分，所述多个独立织造层与所述中心部分中的多个交织层整体织造并且沿着预制件的整个长度延伸。所述预制件还包括具有多个独立织造层的第二末端部分，所述多个独立织造层与所述中心部分中的多个交织层整体织造并且沿着预制件的整个长度延伸。斜交折叠层(bias plies)散布在第一和第二末端部分中的多个独立织造层之间。为了在第一和第二末端部分的独立织造层之间为斜交折叠层提供间隙，经向纤维或纱线层从预制件内向外织造。此外，具有单个突出部末端和柱部分末端的织造预制件可以根据公开的任何实施方案中的任一个来构造。
本发明的另一方面涉及使用本文中公开的织造预制件构造的三维增强复合结构。所述增强复合结构包括具有单方向增强的中心部分和近似全方向或多方向增强的第一和第二末端部分。所述增强复合结构还可以构造为在一个末端具有柱部分在另一个末端具有突出部部分。
表现本发明特色的具有新颖性的多个特征在本公开内容所附并形成本公开内容一部分的权利要求中具体指出。为了更好地理解本发明、它的操作优点和使用它来实现的特殊目的，参考附随的描述性内容，其中本发明的优选实施方案在附图中示出，并且相应的部分用相同的附图标记表示。
附图说明
以下详细说明通过实施例给出，目的不是用于限制本发明，结合附图将会更好地理解这些详细说明，其中相似的附图标记指相似的元件和部件，其中：
图1是具有带有突出部末端的柱部分的复合结构的平面图，该突出部具有阳型构造；
图2是具有带有突出部末端的柱部分的复合结构的平面图，该突出部具有阴型或U形夹构造；
图3是根据本发明一个实施方案构造的预制件的平面图；
图4A是根据本发明一个实施方案构造的具有突出部末端的预制件的平面图，该突出部末端具有对称结构；
图4B是根据本发明一个实施方案构造的具有突出部末端的预制件的平面图，该突出部末端具有对称结构；
图4C是根据本发明一个实施方案构造的具有突出部末端的预制件的平面图，该突出部末端具有不对称结构；
图4D是根据本发明一个实施方案构造的具有突出部末端的预制件的平面图，该突出部末端具有不对称结构；
图5是根据本发明的一个实施方案构造的预制件的平面图。
具体实施方式
下文将参照附图更全面地描述本发明，附图中示出本发明的优选实施方案。然而本发明可以体现为多种不同的形式并且不应当理解为局限于本文中示出的实施方案。相反，提供这些示出的实施方案使得本公开内容更全面和更完整，并且使得本领域的技术人员全面获知本发明的范围。
在以下的描述中，相同的附图标记在整个附图中指相同或相应的部件。此外，在以下描述中，应当理解术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”等是方便说明的用语，不应理解为限定性术语。
本发明是用于复合结构或梁的预制件概念，该结构或梁在一个或两个末端具有近似全方向的或多方向的增强以及在所有其它区域中具有近似单方向的增强。这种构造对于必须承载大的集中载荷的结构例如支架或支柱来说是所希望的。近似全方向或多方向增强的末端提供良好的支撑性能和更平衡的张力、压力和剪切强度，使得它们成为用于所述结构的突出部末端的良好选择。这些突出部末端具有阳型或阴型(U形夹)构造。单方向部分提供高的轴向刚度，这对于防止柱弯曲或断裂来说是有益的，并使得其成为用于支架或支柱的主柱的良好选择。图1中描述的是具有突出部末端4和三维主柱部分6的支架或支柱2。图1中的突出部末端4具有阳型构造。图2描述具有三维主柱部分10和突出部末端12的支架或支柱8，所述突出部末端12具有阴型或U形夹构造。
在预制件的中心部分中使用三维结构的优点是它减少了对厚复合材料所需要的所有折叠层进行裁剪和整理所需要的劳动，并且和常规的层合复合材料相比提供了更好的耐损伤性。在结构末端处的独立层的优点是可以使得层合体具有特定的性能。如所公开的，突出部末端被认为是近似全方向或多方向增强的，但是它们实际上可以是任何层合体构造。
本发明的预制件包括三维织造部分，所述三维织造部分包括一定数目的层和相似数目的独立斜交层。在三维织造件的中心或柱部分中，所有的层都被交织或一起整体织造，形成整体式的织造材料块。在该部分中使用的纤维排布可以是用于厚预制件的任何常规形式，包括但不局限于层到层方式、贯穿厚度方式、角联锁交织方式或正交联结方式。在该结构的末端，各层彼此独立织造以形成在0°和90°方向上增强的织物堆叠体，其中0°是沿该结构的长度方向。单独构造的斜交层或斜交折叠层提供在0°/90°方向之外的方向例如±45°方向上的增强，并且散布在0°/90°织物层之间以形成更常规的层合体。斜交层或斜交折叠层可以用经向和纬向纤维或纱线织造或它们可以是非织造的、针织的或者是MD或CD纤维或纱线的阵列。在以下的附图中，经向沿着0°方向或沿着所述结构的长度方向并且由箭头100示出。
包括带有中心或柱部分的预制件的所有层都使用提花织机和俘获梭(captured shuttle)以经向纤维或纱线和纬向纤维或纱线织造，然而任何常规的织造技术都可以用于织造所述层。所述纤维或纱线可以是合成或天然材料，例如但不限于碳、尼龙、粘胶纤维、聚酯、玻璃纤维、棉、玻璃、陶瓷、芳族聚酰胺()以及聚乙烯。然后用传统技术通过引入基体材料而将完成的织造预制件加工到织造/层合的复合结构中，所述基体材料也具有所希望的物理性能、热性能、化学性能和/或其它性能，例如但不限于环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、陶瓷、碳和/或其它材料，所述传统技术例如但不限于树脂传递模塑或化学气相渗透(chemical vaporinfiltration)。
根据本发明的一个实施方案，图3描述了具有厚中心部分16的结构14的一部分，所述厚中心部分16与两个定位在中心部分16每一侧的较薄的阳型突出部末端18成一整体。从图3中可以看出，厚中心部分16是整体式的三维织造柱，包括交织或织造在一起的多个织造层20。为了形成较薄的阳型突出部末端18，所述厚中心柱16的经向纤维层从预制件内向外织造，以提供从柱16到较薄突出部末端18的锥形过渡22。
一旦所希望数目的经向纤维层从预制件内向外织造使得柱向下变细达到所希望的突出部厚度，就在较薄突出部末端18处从预制件内向外织造另外的经向纤维层，从而为斜交织物折叠层提供间隙或空间。与柱或中心部分16中的多个层20整体织造并且沿着所述结构的长度方向连续的在较薄的突出部末端18处的剩余经向纤维形成彼此独立织造的单独的折叠层24。折叠层或织物的堆叠体在较薄的突出部末端18处提供0°和90°方向上的增强。由于0°/90°折叠层24没有相互交织，因此提供其它方向例如±45°方向上的增强的斜交折叠层26可以散布在0°/90°折叠层24之间的间隙中，形成织物堆叠体，当施加基体材料时，所述织物堆叠体形成在较薄的突出部末端18处提供近似全方向或多方向增强的层合结构。此外，如图3所示，该结构具有连续的表面纤维28，这是厚柱16的最外面的经向纤维造成的。
如果需要，可以根据该公开实施方案，构造仅具有一个较薄突出部末端18的结构，这不同于前述实施方案公开的具有中心部分16和两个位于中心部分16的每一侧上的较薄突出部末端18的结构。在这种情况下，该结构包括一个类似于整体式的三维织造中心部分16的末端和一个如上所述的较薄突出部末端18。以这种方式构造的结构更类似于图3中的结构。
本发明的另一个实施方案在图4A-4D中描述，其示出包括两个突出部末端32的结构30的一部分，这两个突出部末端32比结构30的整体式三维织造中心柱部分34厚。如前述实施方案中所述，中心柱部分34包含交织或织造在一起的多个织造层35。然而在这种构造中，不需要将柱部分34的经向纤维36织出来形成较厚的突出部末端32。相反，用于构造柱部分34的所有经向纤维36都用于构造较厚的突出部末端32。然而，来自柱部分24的经向纤维36不在较厚的突出部末端32处相互交织。这使得斜交折叠层38散布在较厚的突出部末端32中的经向纤维40之间，所述斜交折叠层38是提供0°/90°方向上的增强的折叠层。因此，较厚的突出部末端32具有由0°/90°定向的折叠层或织物和在0°/90°方向之外的方向上定向的单独构造的折叠层(例如±45°方向的折叠层或织物)构成的织物堆叠体，当施加基体材料时，所述织物堆叠体形成近似全方向或多方向增强的层合突出部。此外，从图4A-4D可以看出，根据该实施方案构造的结构具有从较厚的层合突出部末端32到整体式柱部分34的交错排列的过渡42，由此改善了从一个部分向另一个部分的载荷转移。
从图4A-4D可以看出，斜交折叠层38的长度和位置是因图而异的。图4A和4B描述了具有对称构造的突出部末端32。也就是说，突出部末端32中的斜交折叠层38的长度和位置是关于中心线或纵轴A-A对称的。图4A描述的对称结构中，当从中心线A-A朝着突出部末端32的顶表面43和底表面45移动时，突出部末端32的上半部分39和下半部分41中的连续的斜交折叠层38的长度增加。图4B描述的对称结构中，当从中心线A-A朝着突出部末端32的顶表面43和底表面45移动时，突出部末端32的上半部分39和下半部分41中的连续的斜交折叠层38的长度减小。
图4C和4D描述了具有不对称结构的突出部末端32。也就是说，当从突出部末端32的底表面45向顶表面43移动时，突出部末端32中的连续斜交折叠层38的长度仅仅增加或减小。图4C示出的不对称结构中，当从突出部末端32的底表面45向顶表面43移动时，突出部末端32中的连续斜交折叠层38的长度增加。如4D所示，不对称的突出部末端32也可以构造为，当从突出部末端32的底表面45向顶表面43移动时，连续斜交折叠层38的长度减小。
如果需要，可以根据该公开实施方案，构造仅具有一个较厚突出部末端32的结构，这不同于前述实施方案公开的具有中心部分34和两个位于中心部分34的每一侧上的较厚突出部末端32的结构。在这种情况下，该结构包括一个类似于整体式的三维织造中心部分34的末端和一个如上所述的较厚突出部末端32。以这种方式构造的结构更类似于图4A-4D中的结构。
在本发明另一个实施方案中，图5描述了具有带有两个阴型突出部或U形夹48的整体式三维织造中心柱部分46的结构44的一部分。如图5所示，阴型突出部末端48和中心柱部分46互成角度，使得阴型突出部末端48和中心柱部分46不在一条直线上或不共线。和前述实施方案相似的是，中心柱部分46包括交织或织造在一起的多个织造层50。为了形成阴型突出部或U形夹48，织造整体式的柱部分46使其分叉52，以形成U形夹的两半。在U形夹的每半部分的第一部分或角度部分56中的0°/90°层54继续一起交织。
为了在0°/90°增强层58之间为U形夹的平行或末端部分62中的斜交织物折叠层60提供间隙，经向纤维从预制件的角度部分56内向外进行织造。与中心柱部分46以及角度部分54中的多个织造层50整体织造的在突出部末端48处的剩余经向纤维形成互相独立织造的单独层并且在U形夹48处提供0°和90°方向上的增强。由于0°/90°层58没有互相交织，因此在0°/90°方向之外的方向如±45°方向上的增强由散布在0°/90°折叠层58之间的斜交折叠层60提供，当将基体材料加入到预制件中时，所述斜交折叠层60在U形夹处形成提供近似全方向或多方向增强的织物堆叠体。
如果需要，可以根据该公开实施方案，构造仅具有一个阴型突出部末端48的结构，这不同于前述实施方案公开的具有中心部分46和两个位于中心部分46的每一侧上的阴型突出部末端或U形夹48。在这种情况下，该结构包括一个类似于整体式的三维织造中心部分46的末端和一个如上所述的阴型突出部末端或U形夹48。以这种方式构造的结构更类似于图5中的结构。
在所有公开的实施方案中，在斜交折叠层插入到突出部末端之后，织造预制件可以与玻璃材料层交叉编织(overbraid)以改善预制件的抗耐磨性能。
显然对于本领域技术人员来说，上文公开的结构可以具有除本文公开之外的许多形式。例如，所述结构可以具有带有阴型或U形夹突出部构造的厚的整体式三维织造柱。所述结构也可以具有厚的整体式三维织造柱，其中在一个末端具有阳型突出部，在另一个末端具有阴型突出部。此外，所述结构可以具有薄的整体式三维织造柱，其中在一个末端具有阳型突出部，在另一个末端具有阴型突出部。最后，所有的构造都可以具有：与主柱部分成一直线或共线的两个突出部末端；与主柱部分成角度的两个突出部；或者可以是一个突出部与主部分共线，一个突出部与主柱成角度。尽管如上所述，突出部末端被认为是近似全方向或多方向增强的，但是突出部末端实际上可以是任何层合构造。因此，本发明的结构如支架或支柱可以设计为具有不同的构造，以基于结构的特定需要或所希望的用途提供不同类型的增强或支撑。
尽管本发明的优选实施方案及其变化方案在本文中进行了详细描述，但是应当理解，本发明不限于特定的实施方案和变化方案，并且本领域技术人员可以进行其它变化和改变，而不会背离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。