具体实施方式

下面结合附图1-10，说明本发明的具体实施方式。

一种带法兰的超大尺寸高厚度异型预制体的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：取带有法兰11的预制体模具10，将整个预制体模具10以几何轴线为中心，按照厚度和密度分为多个区域，每个区域仿形裁剪纤维布，其中法兰区域仿形布缺失位置采用等分扇形仿形布增强；其中，纤维布可以是由碳纤维、石英纤维等中的一种或多种制成的网胎、无纬布或其他织物。

步骤S2：以轴线为基准，按区域铺放第一层单元结构层，在区域边界和层内形成搭接，随后固定；以第一层搭接位置为起始基准，不同区域搭接位置不同，即不同区域起始基准也不同；

步骤S3：以轴线为中心，以起始基准旋转一定角度设置为第二层搭接位置，按区域铺放第二层单元结构层；

步骤S4：重复步骤S3，以起始基准旋转(N-1)*360°/N设置第N层起始位置，完成N个单元结构层的铺放，直至层搭接位置回到起始基准位置；以N个单元结构层为循环层；

步骤S5：重复循环层铺放至满足厚度要求，即制备获得超大尺寸高厚度异形预制体。

所述步骤S1中的相邻两个区域的交界处部分重合，重合部分的距离为区域边界搭接距离。

所述步骤S1中的仿形裁剪纤维布的形状和尺寸根据区域展开后的每一层形状确定。

所述步骤S1中的法兰区域内圈以扇环形展开后的梯形结构仿形裁剪纤维布后，外圈缺失部分根据内外径尺寸差异，等分裁剪扇形仿形布。

所述步骤S2中的单元结构层为n个网胎或无纬布的一种或多种构成。

所述步骤S2中的单元结构层之间的搭接距离为20-60mm；为确保搭接后密度与其他部位保持一致，采用搭接处纤维布减薄1/2处理，或采用单元结构层错层处理。

所述步骤S2中固定方法采用针刺工艺，或采用喷胶固定。

所述步骤S2中不同区域的起始基准相差角度小于(N-1)*360°/N。

所述步骤S5所制备得到的预制体的直径范围在2-5米，厚度范围在50-100mm，碳纤维体积密度范围在0.16-0.45g/cm³。

实施例1：

一种带法兰的超大尺寸高厚度异形预制体，该预制体直径5米，厚度50mm，体积密度0.45g/cm³。该预制体采用两层碳纤维无纬布(0°/90°)正交铺层为单元结构层，相邻单元结构层逆时针错位45°。10个单元结构层为一个循环单元层。弧面中间区域采用整体圆形单元结构层铺层；直段区域采用轴向扇形单元结构层加碳纤维环向缠绕增强；法兰区域采用轴向扇形单元结构层，缺失区域用沿环向用圆周方向10等分扇形单元结构层增强。三个区域重合距离为60mm。单元结构层内采用错位喷胶搭接，每个单元结构层搭接缝错位36°。法兰区域和直段区域的单元结构层搭接缝位错15°，区域搭接和层间搭接间距为60mm。

该带法兰的超大尺寸高厚度异形预制体的制备方法包括如下步骤：

步骤S1：以轴线为中心，将预制体划分为3个区域。法兰区域(区域一)为轴向从法兰11表面铺层至高度H2处，直段区域(区域二)为轴向从H1高度处铺层至H4，弧面中间区域(区域三)从H3高度铺层至顶部。H 1和H 2高度差60mm，H3和H4高度差60mm。区域三为整体圆盘形，区域二和区域一为扇环形。区域三以整块圆盘结构裁剪无纬布，区域二以扇环形展开后的梯形结构裁剪无纬布，区域一以内圈结构展开后的梯形结构裁剪无纬布，外圈扇形按10等分裁剪形成5个扇形，并裁剪缺失的5个扇形。

步骤S2：以两层碳纤维无纬布(0°/90°)正交铺层为单元结构层，先将圆盘形单元结构层铺放在预制体模具10中心区域三位置。随后将圆环单元结构层铺放区域二，在圆环搭接位置采用单元结构层内错位60mm后喷胶粘合搭接，并以该搭接缝中心位置为起始位置在模具上标记为起始基准；以起始基准逆时针旋转15°为区域一的起始位置即内圈扇形拼接缝位置，铺放单元结构层，并在缺失部分补充5个扇形单元结构层，采用喷胶方式将内圈扇形无纬布以及外圈10个扇形单元结构层粘合。三个区域边缘采用单元结构层错层后喷胶粘合搭接，搭接距离为60mm。三个区域铺层后，进行喷胶固定。

步骤S3：在第一层单元结构层基础上，布面方向逆时针旋转45°铺放第二层单元结构层。在铺放区域一和区域二时，以起始基准逆时针旋转1*36°为第二层单元结构层起始位置；第二层单元结构层铺放完后，进行喷胶固定。

步骤S4：重复步骤3，依次以布面方向逆时针旋转45°铺放下一个单元结构层。在铺放区域一和区域二时，以起始基准逆时针旋转(N-1)*36°形成第N层起始位置；直到10个单元层铺放完成，区域二单元结构层起始位置回到起始基准。该10个单元层为一个循环单元层。

步骤S5：重复循环单元层至满足厚度要求后，在直线段区域二采用碳纤维环向缠绕增强，即获得直径为5米的带法兰的超大尺寸高厚度异形预制体。

为了进一步说明该发明方法的优点，对比常规全区域大面积铺层预制体，采用酚醛树脂复合成型后其结果如表1所示。

表1

实施例2：

一种带法兰的超大尺寸高厚度异形预制体，该预制体直径2米，厚度100mm，体积密度0.16g/cm3。该预制体采用一层石英纤维网毡、两层碳纤维网毡为单元结构层。8个单元结构层为一个循环单元层。弧面中间区域采用整体圆形单元结构层铺层；直段区域采用轴向扇形单元结构层；法兰区域采用轴向扇形单元结构层，缺失区域用沿环向用圆周方向8等分扇形单元结构层增强。三个区域重合距离为20mm。单元结构层内采用网毡减薄1/2进行搭接，每个单元结构层搭接缝错位45°。法兰区域和直段区域的单元结构层搭接缝位错20°，区域搭接和层间搭接间距为20mm。

该带法兰的超大尺寸高厚度异形预制体的制备方法包括如下步骤：

步骤S1：以轴线为中心，将预制体划分为3个区域。区域一轴向从法兰11表面铺层至高度H2处，区域二轴向从H1高度处铺层至H4，区域三从H3高度铺层至顶部。H 1和H 2高度差20mm，H3和H4高度差20mm。区域三为整体圆盘形，区域二和区域一为扇环形。区域三以整块圆盘结构裁剪无纬布，区域二以扇环形展开后的梯形结构裁剪无纬布，区域三以内圈结构展开后的梯形结构裁剪无纬布，外圈扇形按8等分裁剪形成4个扇形，并裁剪缺失的4个扇形。在网毡边缘20mm处减薄1/2。

步骤S2：以一层石英纤维网毡、两层碳纤维网毡为单元结构层，先将圆盘形单元结构层铺放在模具中心区域三位置。随后将圆环单元结构层铺放区域二，在圆环拼接位置采用厚度减半的网胎针刺搭接，并以该搭接缝中心位置为起始位置在模具上标记为起始基准；以起始基准逆时针旋转20o为区域一的起始位置即内圈扇形拼接缝位置，铺放单元结构层，并在缺失部分补充4个扇形单元结构层，采用针刺方式将内圈扇形无纬布以及外圈8个扇形单元结构层固定。三个区域边缘采用厚度减半的网胎针刺固定搭接，搭接距离为20mm。三个区域铺层后，进行针刺固定。

步骤S3：在第一层单元结构层基础上，铺放第二层单元结构层。在铺放区域一和区域二时，以起始基准逆时针旋转1*45°形成第二层起始位置；第二层单元结构层铺放完后，进行针刺固定。

步骤S4：重复步骤3，铺放后续单元结构层。在铺放区域一和区域二时，以起始基准逆时针旋转(N-1)*45°形成第N层起始位置；直到8个单元结构层铺放完成，区域二单元结构层搭接起始位置回到起始基准。该8个单元结构层为一个循环单元。

步骤S5：重复循环单元至满足厚度要求后，即获得直径为2米的带法兰的超大尺寸高厚度异形预制体。

为了进一步说明该发明方法的优点，对比常规全区域大面积铺层预制体，采用酚醛树脂复合成型后其结果如表2所示。

表2

本发明中带法兰的超大尺寸高厚度异型预制体实质为一种分区分层结构设计，通过分区将超大尺寸预制体分为多个区域的拼接，简化了各个区域的尺寸，通过分层结构设计，实现了高厚度预制体的制备。本申请提出的带法兰的超大尺寸高厚度异型预制体的制备方法是以预制体的几何轴线为中心，采用分区铺层和分层铺层方式，通过不同区域之间以及相同层内的单元结构层之间搭接设计，获得超大尺寸高厚度异形预制体，解决了超大尺寸和高厚度预制体的连接问题，并克服了现有设备由于织造尺寸的限制，无法制备超大尺寸预制体的问题。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。