(57)【要約】      （修正有）【課題】外来物による衝突の対象となる航空機、宇宙船、及び他の輸送構造体に対して、構造体の破損を低減させるより効率的な材料を提供する。【解決手段】強化複合材物品が、第１のプライ、第２のプライ、及び第３のプライを含む。第１のプライと第２のプライとの間に第１のインターフェース材料が存在する。第２のプライと第３のプライとの間に第２のインターフェース材料が存在する。該物品は、第２のプライから第１のプライを部分的に層間剥離させる、第３のプライから第２のプライを部分的に層間剥離させる、又はその両方によって、第１、第２、及び第３のプライが、分離閾値を超える運動エネルギーからの力を受けるときに、そのパターンにわたる荷重の分散を可能にする。【選択図】図１
2019196166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動エネルギー吸収方法であって、
強化複合材物品を提供することを含み、前記強化複合材物品が、
第１のプライ、前記第１のプライとは異なる第２のプライ、及び前記第１のプライと前記第２のプライとは異なる第３のプライ、
前記第１のプライと前記第２のプライとの間の第１のインターフェース材料、
前記第２のプライと前記第３のプライとの間の第２のインターフェース材料、
前記第２のインターフェース材料と比較して、前記第１のインターフェース材料内で特定された選択された位置に分布し又は前記第１のインターフェース材料内で特定された選択された位置の間に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定されたパターン（３０、４４、５４）であって、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分なパターン、並びに
前記第１のプライ、前記第２のプライ、及び第３のプライを少なくとも部分的に封入するマトリクス材料を含み、前記方法が更に、
前記第２のプライから前記第１のプライを部分的に層間剥離させる、前記第３のプライから前記第２のプライを部分的に層間剥離させる、又はその両方によって、前記第１、第２、及び第３のプライが、分離閾値を超える運動エネルギーからの力を受けるときに、前記パターンにわたり荷重を分散させることを含む、方法。
【請求項２】
前記第１のインターフェース材料が、前記第１のプライと前記第２のプライの両方に接触し、前記第２のインターフェース材料が、前記第２のプライと前記第３のプライの両方に接触している、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複合材物品が繊維強化されており、前記第１、第２、及び第３のプライが繊維のプライであり、又は、前記複合材物品がフィルム強化されており、前記第１、第２、及び第３のプライがフィルムのプライであり、
前記第１のインターフェース材料と前記第２のインターフェース材料が、独立に、接着剤、カップリング剤、分離剤、ポリマーフィルム、接着フィルム、強化フィルム、分離フィルム、ベール、又はそれらの組み合わせの中から選択された材料を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記パターンが、正方形、円形、楕円形、三角形、星型、矩形、ライン、不規則な曲線、ランダムなパターン、及びそれらの組み合わせの中から選択された幾何学的構造を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のインターフェース材料が、インターフェース材料のディスクの多数の第１の領域（３２）のパターンであって、前記多数の第１の領域の各々がカバー面積を有するパターン、及びインターフェース材料のディスクの多数の第２の領域（３４）のパターンであって、前記多数の第２の領域の各々が前記第１の領域の前記カバー面積よりも小さいカバー面積を有するパターンを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記パターンが第１のパターンであり、前記物品が更に、
前記第２のインターフェース材料内で特定された選択された位置に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定された第２のパターンを備え、
前記第２のパターンが、前記第１のパターンとは異なる程度で、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分であり、前記方法が更に、
前記第２のプライから前記第１のプライを、前記第３のプライから前記第２のプライを、部分的に層間剥離させることによって、前記第１のパターンと前記第２のパターンにわたり前記荷重を分散させることを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記複合材物品が更に、
前記第１、第２、及び第３のプライとは異なる第４のプライ、
前記第３のプライと前記第４のプライとの間の第３のインターフェース材料、
前記第３のインターフェース材料内で特定された選択された位置に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定された第３のパターンを備え、
前記第３のパターンが、前記第１及び第２のパターンとは異なる程度で、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分であり、前記方法が更に、
更に前記第４のプライから前記第３のプライを部分的に層間剥離させることによって、前記第１、第２、及び第３のパターンにわたり前記荷重を分散させることを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第３のプライが裏側プライ（１４ｂ、２４ｂ）であり、別の指定されたパターンが前記第２のインターフェース材料内に分布し、前記第２のインターフェース材料が分離材料（１６）であり、前記第２のインターフェース材料が前記第２のプライと前記第３のプライの両方に接触し、前記荷重の前記分散が更に、
運動エネルギーを有する物体によって前記荷重を加えること、
前記物体が前記第１のプライを通過した後で前記第３のプライを用いて前記物体を捕獲すること、及び
前記第２のプライから前記第３のプライを部分的に層間剥離させることを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第２及び第３のプライが裏側プライ（１４ｂ、２４ｂ）であり、前記第１のインターフェース材料が分離材料（１６）であり、前記第１のインターフェース材料が前記第１のプライ及び第２のプライの両方に接触し、別の指定されたパターンが前記第２のインターフェース材料内に分布し、前記第２のインターフェース材料が剪断材料であり、前記第２のインターフェース材料が前記第２のプライと前記第３のプライの両方に接触し、前記荷重の前記分散が更に、
運動エネルギーを有する物体によって前記荷重を加えること、
前記物体が前記第１のプライを通過した後で前記第２及び第３のプライを用いて前記物体を捕獲すること、
前記第１のプライから前記第２のプライを部分的に層間剥離させること、及び
前記第２のインターフェース材料を剪断することによって、前記第２のプライと前記第３のプライとの間の自由な動きを促進することを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
運動エネルギー吸収強化複合材物品であって、
第１のプライ、前記第１のプライとは異なる第２のプライ、及び前記第１のプライと前記第２のプライとは異なる第３のプライ、
前記第１のプライと前記第２のプライとの間の第１のインターフェース材料、
前記第２のプライと前記第３のプライとの間の第２のインターフェース材料、
前記第２のインターフェース材料と比較して、前記第１のインターフェース材料内で特定された選択された位置に分布し又は前記第１のインターフェース材料内で特定された選択された位置の間に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定されたパターン（３０、４４、５４）であって、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分なパターン、並びに
前記第１のプライ、前記第２のプライ、及び前記第３のプライを少なくとも部分的に封入するマトリクス材料を含む、物品。
【請求項１１】
前記物品は航空機の燃料ブラダーである、請求項１０に記載の物品。
【請求項１２】
前記第１のインターフェース材料が、前記第１のプライと前記第２のプライの両方に接触し、前記第２のインターフェース材料が、前記第２のプライと前記第３のプライの両方に接触している、請求項１０又は１１に記載の物品。
【請求項１３】
前記複合材物品が繊維強化されており、前記第１、第２、及び第３のプライが繊維のプライであり、又は、前記複合材物品がフィルム強化されており、前記第１、第２、及び第３のプライがフィルムのプライであり、
前記第１のインターフェース材料と前記第２のインターフェース材料が、独立に、接着剤、カップリング剤、分離剤、ポリマーフィルム、不織布接着フィルム、不織布強化フィルム、不織布分離フィルム、ベール、及びそれらの組み合わせの中から選択された材料を含む、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の物品。
【請求項１４】
前記パターンが、正方形、円形、楕円形、三角形、星型、矩形、ライン、不規則な曲線、ランダムなパターン、及びそれらの組み合わせの中から選択された幾何学的構造を備える、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の物品。
【請求項１５】
前記第１のインターフェース材料が、インターフェース材料のディスクの多数の第１の領域（３２）のパターンであって、前記多数の第１の領域の各々がカバー面積を有するパターン、及びインターフェース材料のディスクの多数の第２の領域（３４）のパターンであって、前記多数の第２の領域の各々が前記第１の領域の前記カバー面積よりも小さいカバー面積を有するパターンを備える、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の物品。
【請求項１６】
前記パターンが第１のパターンであり、前記物品が更に、
前記第２のインターフェース材料内で特定された選択された位置に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定された第２のパターンを備え、
前記第２のパターンが、前記第１のパターンとは異なる程度で、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分である、請求項１０から１５のいずれか一項に記載の物品。
【請求項１７】
前記複合材物品が更に、
前記第１、第２、及び第３のプライとは異なる第４のプライ、
前記第３のプライと前記第４のプライとの間の第３のインターフェース材料、
前記第３のインターフェース材料内で特定された選択された位置に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定された第３のパターンを備え、
前記第３のパターンが、前記第１及び第２のパターンとは異なる程度で、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分である、請求項１６に記載の物品。
【請求項１８】
前記第３のプライが裏側プライ（１４ｂ、２４ｂ）であり、別の指定されたパターンが前記第２のインターフェース材料内に分布し、前記第２のインターフェース材料が分離材料（１６）であり、前記第２のインターフェース材料が前記第２のプライと前記第３のプライの両方に接触している、請求項１０から１７のいずれか一項に記載の物品。
【請求項１９】
前記第２及び第３のプライが裏側プライ（１４ｂ、２４ｂ）であり、前記第１のインターフェース材料が分離材料（１６）であり、前記第１のインターフェース材料が前記第１のプライ及び第２のプライの両方に接触し、別の指定されたパターンが前記第２のインターフェース材料内に分布し、前記第２のインターフェース材料が剪断材料であり、前記第２のインターフェース材料が前記第２のプライと前記第３のプライの両方に接触している、請求項１０から１８のいずれか一項に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
航空機、宇宙船、及び他の構造体は、様々な外来物の衝突を被る。その例は、（タイヤトレッド、岩などの）デブリ、雹、微小流星物体などである。構造体の破損は、内部の構成要素に重大な損傷を与え、構造的な統合性に影響を与え、更には、航空機、宇宙船、及び他の輸送構造体の壊滅的な損失さえもたらし得る。
【０００２】
燃料を運ぶ航空機、宇宙船、及び他の輸送構造体は、地面との衝突の間に燃料容器の破損を経験し得る。そのようなイベントの間に燃料容器の破損に抵抗することを目的とした、様々な自己密封型の燃料ブラダー及び衝突の影響を封じ込める構造が存在する。そのような目的を考慮して設計された既知の燃料ブラダー及び封じ込め構造は、しばしば、ファブリック又は単方向繊維の何れかから作られている。しかし、未だ同じ破損抵抗性を提供し又は破損抵抗性を増加させる一方で、燃料ブラダー及び封じ込め構造の質量を低減させるという要望も存在する。
【０００３】
したがって、外来物による衝突の対象となる航空機、宇宙船、及び他の輸送構造体に対して、構造体の破損を低減させるより効率的な材料が有益であろうことは理解されよう。より効率的な材料は、しばしば強度重量比と称される、より高い比強度（強度／密度）を示す。同様に、より効率的な破損抵抗性燃料ブラダー及び封じ込め構造も有益であろう。より高い効率を有する材料は、既知の構造材料と比較してより少ない構造材料の質量を用いて、破損に対する抵抗性を維持し又はその抵抗性を増加させる。
【発明の概要】
【０００４】
運動エネルギー吸収方法は、第１のプライ、第１のプライとは異なる第２のプライ、並びに第１及び第２のプライとは異なる第３のプライを含む、強化複合材物品を提供することを含む。第１のプライと第２のプライとの間に第１のインターフェース材料が存在する。第２のプライと第３のプライとの間に第２のインターフェース材料が存在する。材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定されたパターンが、第２のインターフェース材料と比較して、第１のインターフェース材料内で特定された選択された位置に分布し又は第１のインターフェース材料内で特定された選択された位置の間に分布する。そのパターンは、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分である。マトリクス材料が、第１、第２、及び第３のプライを少なくとも部分的に封入する。該方法は、更に、第２のプライから第１のプライを部分的に層間剥離させる、第３のプライから第２のプライを部分的に層間剥離させる、又はその両方によって、第１、第２、及び第３のプライが、分離閾値を超える運動エネルギーからの力を受けるときに、そのパターンにわたり荷重を分散させることを含む。
【０００５】
運動エネルギー吸収強化複合材物品は、第１のプライ、第１のプライとは異なる第２のプライ、並びに第１及び第２のプライとは異なる第３のプライを含む。第１のプライと第２のプライとの間に第１のインターフェース材料が存在する。第２のプライと第３のプライとの間に第２のインターフェース材料が存在する。該物品は、第２のインターフェース材料と比較して、第１のインターフェース材料内で特定された選択された位置に分布し又は第１のインターフェース材料内で特定された選択された位置の間に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定されたパターンを含む。該パターンは、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分である。マトリクス材料が、第１、第２、及び第３のプライを少なくとも部分的に封入する。
【０００６】
別の運動エネルギー吸収強化複合材物品は、内側プライ、内側プライとは異なる第１の裏側プライ、並びに内側プライ及び第１の裏側プライとは異なる第２の裏側プライを含む。内側プライと第１の裏側プライとの間に分離物質が存在し、その分離物質が内側プライと第１の裏側プライに接触している。第１の裏側プライと第２の裏側プライとの間に剪断材料が存在し、その剪断材料が第１の裏側プライと第２の裏側プライに接触している。該物品は、分離物質内で特定された選択された位置に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定された第１のパターンを含む。第１のパターンは、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分である。該物品は、剪断材料内で特定された選択された位置に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定された第２のパターンを含む。第２のパターンは、第１のパターンとは異なる程度で、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分である。マトリクス材料が、内側プライ、第１の裏側プライ、及び第２の裏側プライを少なくとも部分的に封入する。
【０００７】
上述の特徴、機能、及び利点は、様々な実施形態において独立に実現することが可能であり、又は別の実施形態において組み合わせることも可能である。これらの実施形態について、以下の説明及び添付図面を参照して更に詳細に説明する。
【０００８】
幾つかの実施形態が、次の添付図面を参照しながら以下で説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃは、強化複合材に衝突し、裏側捕獲層内で止まる物体の連続的な断面側面図を示す。
【図２】図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃは、強化複合材に衝突し、微小層間剥離をもたらし、裏側捕獲層内で止まる物体の連続的な断面側面図を示す。
【図３】インターフェース材料の幾何学的構造の上面図を示す。
【図４】インターフェース材料の層の中での空間的変動の２つの実施例のうちの１つの断面側面図を示す。
【図５】インターフェース材料の層の中での空間的変動の２つの実施例のうちの１つの断面側面図を示す。
【図６】燃料ブラダー及びその地面との衝突の側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
高速物体を効率的に止めるために、航空宇宙構造体は、しばしば、イベントの異なる段階で異なるメカニズムを使用する。物体を止めるための効率的な軽量構造体の１つの種類は、ポリマー繊維の層から作られる。本明細書の方法及び装置内で使用され得る既知の繊維の例は、ナイロン、ポリエチレン、アラミド（例えば、KEVLAR）、POM（ポリオキシメチレン、例えば、DELRIN）、PTFE（ポリテトラフルオロエチレン、例えば、TEFLON）、PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）、（PET（ポリエチレンテレフタレート）その他の）ポリエステル、PP（ポリプロピレン）、及びPVA（ポリビニルアルコール）を含む。他のものも同様に知られている。本明細書の方法及び装置内で、代わりに又は追加的にフィルムの層も使用され得る。使用され得る既知の熱可塑性フィルムの例は、アクリル、ナイロン、フッ化炭素、ポリアミド、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルイミド、延伸ポリマー、及び任意の他の適切な熱可塑性材料を含む。他のものも同様に知られている。
【００１１】
物体の運動エネルギーは、繊維の破壊、層間の剪断（層間剥離）、物体自体への損傷、及び物体を「捕獲する」ための幾つかの層の分離によって吸収され得る。本明細書の方法及び装置は、接着剤、カップリング剤、分離剤、及び他の材料の特定のパターンを使用して、これらのメカニズムを最も効率的な位置で適切な範囲まで生じさせる。該パターンは、層の間に（平面内に）配置されてもよく、又は層から層へ（厚さ方向に）変動してもよい。平面内及び厚さ方向の変動は、同時に使用されてよい。
【００１２】
既知の構造は、上述のメカニズムのうちの１以上の結果として物体を止めることができるが、それらのメカニズムの位置及び範囲は構造体の中に具体的に設計されておらず、結果として必要以上に重い構造体をもたらす。該メカニズムは、最も効率的な位置又はイベント中の時間に引き起こされるわけではなく、したがって、最も効率的なやり方でエネルギーを吸収しないだろう。既知の封じ込め構造は、しばしば、単一のクロスプライ又は準等方性レイアップで単一の種類の複合材料を含む複合材で作られる。
【００１３】
既知のレイアップが、前述のメカニズムを介して物体を止めることができる一方で、種々のメカニズムの範囲及び位置は制御されていない。本明細書の方法及び装置は、より効率的な封じ込め構造体を生み出す、種々の破壊メカニズムの位置及び範囲を制御するやり方を提供する。種々の破壊メカニズムの位置及び範囲を制御することによって、より軽い封じ込め構造体がもたらされ得る。より軽い重量の封じ込め構造体は、多くの航空宇宙輸送体と同様に、回転翼航空機、固定翼航空機、及び宇宙船に高い価値を提供する。
【００１４】
多数のプライを有する複合材において、幾つかのやり方で層を選択的に接着することは、ある層を接着するが他は接着しないこと、層の一部分のみを接着すること、及び各層の概ね同じ厚さ方向領域内にある複数の層のうちの一部分のみを接着することを含む。変動する接着層は、物体に衝突されたときに、層が剥離するにつれて、増加した平面内面積及び厚さ方向領域において、運動エネルギーを複数の層の間に分散させる。層間剥離した複合材料の増加した幅及び増加した深さは、増加した「捕獲」容積を生成する。更に、裏側層のプライ間でより強い接着層を有する裏側層は、物体を捕獲し、「捕獲」容積がその増大した幅及び深さを用いて運動エネルギーを分散させるので破損する可能性が低い。
言い換えると、予測可能な経路に沿った層間剥離を誘導することによって、運動エネルギーの吸収が生じる。
【００１５】
地上衝突のイベント中に、燃料ブラダー内の液体燃料は、水力学的ラムを生成し、それが繊維に非常に鋭く強い荷重を受けさせて、ブラダー壁の破壊を引き起こす可能性がある。既知のブラダーは、破壊を克服するように非常にロバストに設計されているが、ロバストに設計されたブラダー壁は重い。図６は、燃料ブラダー６０ａが、地面に落ち、衝突で歪んで、衝突した燃料ブラダー６０ｂを生み出す様子を示している。衝突した燃料ブラダー６０ｂ内の壁の歪は、含まれた燃料によってもたらされた水力学的ラムから繊維が受ける鋭く強い荷重の一例を示している。燃料ブラダーを取り囲む衝突封じ込め構造は、衝撃に対する性能基準を満たすために非常にロバストに設けられ且つ同様に設計され得る。
【００１６】
ロバストな設計は、KEVLAR又は他の合成繊維などの非常に強靭な材料を含み、更に、ロバストな設計を維持するために重くなり得る。本明細書で説明される方法及び装置は、地面衝突による衝撃によって加えられた運動エネルギーを吸収するためのメカニズムとして、荷重分散及びプライの層間剥離を可能にする。そのようにして、個別の繊維に対するピーク荷重が低減され、構造体の壁がより効率的に設計され、性能を維持すると同時により軽い構造体をもたらし得る。
【００１７】
複合材物品の挙動は、３つの大まかなカテゴリーで説明され得る。第１に、物体の衝突は、構造体の強度及び弾力を介して荷重が吸収されるので、塑性変形をもたらさない。第２に、物体の衝突は、塑性変形を生成するが、構造体の破損を生成しない。第３に、物体の衝突は、塑性変形と破損の両方を生成する。本明細書の方法及び装置は、後者２つのカテゴリーに適用される。
【００１８】
衝突する物体の運動エネルギーから受ける荷重を分散させることによって破損を避けることに関して、本明細書で重要な説明がなされる。しかし、本明細書の方法及び装置に従って荷重が分散されるとしても、それにもかかわらず分散された荷重が材料の強度を超えたときに破損が生じる可能性はある。
【００１９】
結局、図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃは、単独で又は本明細書で説明される他の方法及び装置と併せて使用され得る基準を説明している。図１Ａでは、複合材１０が、層１４ａ／１４ｂを含んでいる。層１４ａ／１４ｂは、物体１２に衝突されそうになっている、個別のプライ又はプライの群であり得る。複合材１０は、接着力が低減された領域１６によって裏側層１４ｂから分離された前側層１４ａを含む。前側層１４ａは、構造体の外側層であり、裏側層１４ｂの前に衝突され得る。図１Ｂは、前側層１４ａに衝突し、それらを通って移動する物体１２を示している。図１Ｂでは、物体１２からの運動エネルギーの力からの荷重を分散させるために、本明細書で説明される方法及び装置が利用され得る。例えば、層１４ａ、１４ｂ、又はそれらの両方は、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分な、指定されたパターンを含み得る。
【００２０】
本明細書の方法又は装置のうちの一方からの荷重分散が実施されない又は物体１２を止めるのに不十分であるイベントでは、図１Ｃが、裏側層１４ｂが前側層１４ａから剥離し且つ前側層１４ａとの接触から分離される際に、捕獲層１８になっている裏側層１４ｂを示している。接着力が低減された領域１６内の分離特性を制御することによって、裏側層１４ｂは分離されて、様々なエネルギー吸収メカニズムを可能にし得る。
【００２１】
例えば、接着力が低減された領域１６の剪断は、運動エネルギーを吸収する。更に、裏側層１４ｂが捕獲層１８になる際に、裏側層１４ｂの間の剪断性能は、それらの層の間の剪断を可能にするように制御され得る。捕獲層１８の間の剪断は、捕獲層１８の自由な動きを促進し、更に運動エネルギーを吸収する。結果として、構造体の破損は、本明細書の方法及び装置内での荷重分散に代わる又はそれに加えられたメカニズムに頼ることによって避けられ得る。
【００２２】
様々な自己密封型の燃料ブラダーが知られている。それらは、様々なメカニズムに従って作動し、それによって、繊維及び／又はプライの露出が破裂したエリアへの物理的変化を開始し、燃料の損失を低減させる。図１Ｃの実施例では、捕獲層１８の部分的な剥離が、燃料などの液体の層間剥離への移動を可能にし、層間剥離した繊維及び／又はプライの膨張、発泡などの燃料ブラダーを自己密封するメカニズムを開始する。
【００２３】
図２Ａ‐図２Ｃは、単独で又は図１Ａ‐図１Ｃの捕獲層コンセプトと併せて使用され得る基準を説明している。図２Ａ‐図２Ｃは、捕獲層コンセプトと併せて使用される基準を示している。図２Ａでは、複合材２０が、層２４ａ／２４ｂを含んでいる。層２４ａ／２４ｂは、物体１２に衝突されそうになっている、個別のプライ又はプライの群であり得る。複合材２０は、裏側層２４ｂから分離された前側層２４ａを含む。図１Ａ‐図１Ｃにおける接着力が低減された領域１６は、裏側層２４ｂから前側層２４ａを分離させるために複合材２０内に含まれてもよい。代替的に、本明細書で説明されるインターフェース材料の他の形態が、捕獲層２８を生み出すためのセパレータとして含まれてもよい。
【００２４】
図２Ｂは、前側層２４ａに衝突し、それらを通って移動する物体１２を示している。図２Ｂでは、物体１２からの運動エネルギーを吸収するために、本明細書で説明される方法及び装置が利用され得る。微小層間剥離２６が生成し始めることを、図２Ｂは示している。図２Ａからは明らかでないが、前側層２４ａの間のインターフェース材料が、より強い及びより弱い接着力の領域の中へパターン化されている。
【００２５】
より弱い接着力は、物体１２の運動エネルギーから受ける荷重が、より弱い接着力の領域に対する分離閾値を超え、より強い接着力の領域の間の層間剥離をもたらすのに十分弱い。より弱い接着力の領域内の微小層間剥離は、前側層２４ａに加えられた荷重によって影響を受ける容積の幅に分布する。そのようなより弱い接着力の領域の特定の位置は、微小層間剥離２６が、分散された荷重がより弱い接着力の領域の一部を層間剥離させるのに十分な分離閾値を超えた所を示していることを除いて明らかではない。
【００２６】
インターフェース材料内で変動するパターンに対するサイズ、形状、及び接着のレベルを選択することにおいて、様々な考慮事項が存在する。一般的に言えば、変動する接着力は、層間剥離の位置と進行を左右する可能性がある。層間剥離（及び強い接着力の位置）を制御することによって、構造体の全体的な変形が制御され得る。特定のモードをターゲットとし、全体的な故障モードを実現するように幾何学的構造の変動が設計され得る。実施例は、モードＩ（オープン荷重）破壊靭性（GIC）及びモードＩＩ（剪断荷重）破壊靭性（GIIC）を含む。パターンの変動は、１つのモード又は他のモードを実現するために、インターフェース材料の特性を設定し得る。全体的な変形を制御することの別の要素は、破壊形状を制御することを含み得る。特定の幾何学的形状をターゲットとし、破壊形状を実現するようにインターフェース材料内で変動するパターンが設計され得る。一実施例は、衝突を中心として対称な変形によって破壊を生成するように予期されるが、楕円形状の変形又は衝突する物体の一側部へのより大きな変形を有する変形などの非対称な変形に対する設計によって変更される、物体の衝突を含む。
【００２７】
微小層間剥離２６からの荷重分散が物体１２を止めるのに十分でないイベントにおいて、図２Ｃは、裏側層２４ｂが捕獲層２８になることを示している。上述のように、裏側層２４ｂに関連付けられた分離特性は、捕獲層１８に対して説明されたものなどの、様々なエネルギー吸収メカニズムも可能にする。
【００２８】
複合材１０及び２０内の指定されたパターンは、層が漸進的に破壊するように、厚さ方向に、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させ得る。物体１２は、連続的な層を通って移動し、上述された他の吸収メカニズムに加えて、各層の破壊が運動エネルギーを吸収する。したがって、前側層１４ａ又は２４ａとの接触から層間剥離した後で、捕獲層１８又は２８内の１以上のプライが、漸進的に破壊する。１以上の他のプライは、構造体の破損を避けるようにされたままであってよい。このやり方では、層１４ｂ又は２４ｂは、捕獲層１８又は２８になった後で、更なる運動エネルギーを吸収する。
【００２９】
更に上述されたように、自己密封型の燃料ブラダーに対して使用されるコンセプトは、複合材２０の中に組み込まれ得る。自己密封型の燃料ブラダーは、しばしば、繊維が破壊して層が剥離するという仮定のもとに作動するので、微小層間剥離２６のような損傷メカニズムの分布を増大させると、既知の自己密封型のメカニズムよりも有意な応答を開始し得る。層間剥離は、燃料などの流体が層２４ａの中へ入り、自己密封型のメカニズムにおいて反応又は物理的な応答をもたらすことを可能にし得る。同様に、そのような層間剥離は、化学種を、強調（accentuate）、分離、又は混合して、発泡及び／又は局所的な膨張を引き起こし、複合材２０の破損を塞ぐ目的で硬化することができる。本明細書で説明される更なる方法及び装置から利益を得ることができる既知の自己密封型のメカニズムの例は、Childressらによる米国特許出願公開第2016/0347038号、Wilenskiらによる2017/0057345、Kozarらによる2017/0057344、Kozarらによる2017/0057342、及びWilenskiらによる2017/0057341に開示されている。これらの全ては、指名された発明者の中に本発明者らを含む。
【００３０】
図３は、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせなどの特性の平面内の変動を提供する、インターフェース材料の幾何学的構造の上面図を示している。幾何学的構造は、既知の方法及び装置を使用して印刷され得るか、又は別の既知の技術によって付けられ得る。図３におけるパターン３０は、より高い密度の領域３２とより低い密度の領域３４を含む。より高い密度の領域３２内のインターフェース材料のディスクが、所望のカバー面積を生み出すために分散される一方で、より低い密度の領域３４内のインターフェース材料のディスクが、領域３２のカバー面積よりも小さいカバー面積を有する。インターフェース材料のディスクは、接着種又は代替的に分離種を含み得る。接着種に対して、より高い密度の領域３２は、より低い密度の領域３４と比較して、より高いレベルの接着性を示し得る。分離種に対して、より高い密度の領域３２は、より低い密度の領域３４と比較して、より低いレベルの接着性を示し得る。
【００３１】
図４及び図５で示されているように、平面内の特性の変動の代わりに、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせは、厚さ方向に変動し得る。図４では、複合材４０が、ＡタイプとＢタイプとの間で交互に繰り返す層４４を含む。層４４のＢタイプの破線は、必ずしもインターフェース材料の間欠的なカバーを示すことを意図していない。代わりに、破線は、単に、インターフェース材料の異なる種類を特定している。間欠的なカバーは、異なる種類のインターフェース材料を提供する一つのやり方である。空間的変動の一実施例の断面側面図では、図４が、Ｂタイプの層４４と比較してより強い接着力のレベルを有するＡタイプの層４４を提供し得る。それによって、Ｂタイプの層は、好適に層間剥離する。
【００３２】
図４で示されている厚さ方向の領域では、特性が厚さ方向に変動し得る。更に、図３のコンセプトを組み込むことによって、図４では視認できない複合材４０の他の厚さ方向の領域が設けられ得る。それらは、層４４の厚さ方向の領域では変動せず、又は図４で示されているものとは異なって変動する。言い換えると、平面内と同様に厚さ方向においてもパターンが設けられ得る。そのようなやり方では、図４で示されていない他の厚さ方向の領域において、Ｂタイプの層４４がＡタイプの層４４によって置き換えられ得る場合がある。
【００３３】
図５は、インターフェース材料の層の中での空間的変動の別の一実施例の別の断面側面図を示している。ＡＢＡＢ変動の代わりに、図５は、層５４の中にＣタイプのインターフェース材料を追加することによって、ＡＢＣＡＢＣ変動を示している。再び、Ｃタイプの層５４の破線は、単に、インターフェース材料の異なる種類を示しており、必ずしも異なるカバー面積のインターフェース材料を示していないが、それは可能な変動の１つの種類である。他の連続的な変動は、ＡＡＢＢＡＡＢＢパターン、ＡＢＣＣＢＡＡＢＣＣＢＡパターンなどを含む。
【００３４】
図４及び図５の異なるプライ間の接着力のレベルは、本明細書で説明される方法及び装置に従って、強化複合材料の性能を制御するための別のメカニズムを提供する。図４及び図５では、プライそれら自身はあきらかではないが、インターフェース材料の層４４及び５４は、複合材４０及び５０のプライの間に位置決めされるように理解される。
【００３５】
図１Ａ‐図１Ｃ、図２Ａ‐図２Ｃ、及び図３‐図５の実施例は、接着剤、カップリング剤、分離剤、又はプライの層間の又は個別のプライそれら自身の間の故障モードを制御するために効果的な幾つかの他のインターフェース材料をパターン化するための、幾つかの可能性を提供する。しかし、所望の故障モードを実現するための更なる可能性が、以下の更なる事項を考慮に入れるときに考えられ得る。
【００３６】
所望の故障モードの幾つかの非排他的な実施例は、ａ）層の分離の間に吸収されるエネルギーの量を制御すること、ｂ）特に層の剥離を介して吸収されるエネルギーの量を制御すること、ｃ）微小層間剥離などの剥離の種類によって吸収されるエネルギーの量を制御すること、及びｄ）裏側層を捕獲層へと分離することによって吸収されるエネルギーの量を制御することを含む。列挙された故障モードおよび他の故障モードの実現に影響を与えるインターフェース材料の相互に関係する特性は、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、及びそれらの組み合わせを含む。
【００３７】
材料特性の変動は、接着剤、カップリング剤、又は分離剤における変動であり得る。特性は、材料組成によって変動し得る。それによって、平面内の又は厚さ方向のインターフェース材料の種々の組成を提供することが、所望の変動を生み出す。ある材料に対して、その材料が同じ組成を有しているとしても、製造方法も、接着性、靭性、強度、弾性率などの特性に影響を与える場合がある。更に、交互に繰り返す接着剤及び分離剤などの、種々のカテゴリーのインターフェース材料が、平面内又は厚さ方向に使用され得る。結局、インターフェース材料の完全なカバーが層間に存在するとしても、材料特性は、平面内又は厚さ方向に変動し得る。
【００３８】
同様に、同じカテゴリーのインターフェース材料を平面内又は厚さ方向に均一に使用することができるとしても、幾何学的構造の変動は、故障モードの所望の制御を提供するために異なる性能を示す領域を導入し得る。幾何学的構造の変動が使用されて、接着／分離、エネルギー吸収、層間剥離の面積、及び層間剥離のパターン／方向などの、制御された機械特性を有する領域のパターンを生成し得ることは、理解される。幾何学的構造の変動では、一般的に言って、所与のインターフェース材料の存在又は欠落が、それらの特性を決定する。種々のインターフェース材料が、幾何学的構造のパターンに分散されるように、材料特性の変動が、幾何学的構造の変動と組み合され得る。パターンは、正方形、円形、楕円形、三角形、星型、矩形、ライン、不規則な曲線、ランダムなパターン、及びそれらの組み合わせなどの、様々な幾何学的形態を使用し得る。
【００３９】
不織布フィルムのようなインターフェース材料のフィルムは、その内部に形成された幾何学的構造の変動のパターンを有する製造に適している。１つの単純な実施例は、所望の効果を生み出すために、平面内で離間した接着剤のラインを含む。材料特性の変動は、２つの種類の接着剤、すなわち、繰り返しパターンにあるＡ及びＢを含むことによって導入され得る。更に、ラインの幅が、第２の幾何学的構造の変動を導入するために変更され得る。接着剤のラインの実施例では、多数の種類のインターフェース材料がインターフェース材料内に含まれるときに、ライン間のスペースが存在する必要はない。図４及び図５に対して上述された変動、すなわち、ＡＢＡＢ、ＡＢＣＡＢＣ、ＡＡＢＢＡＡＢＢ、ＡＢＣＣＢＡＡＢＣＣＢＡなどは、種々のフィルムの種類及び／又はスペースを有する平面内に実装され得る。幾何学的構造の変動は、インターフェース材料によってカバーされる面積のパーセンテージの文脈で説明され得る。更に、幾何学的構造の変動において使用される種々の幾何学的形態は、同じカバー面積のインターフェース材料に対してさえ、故障モードに影響し得る。
【００４０】
厚さ方向における及び／又は平面内の方向にわたる特定の位置で構造体の層間の空間的変動が生じて、物品全体にわたって空間的に特定のエネルギー吸収及び／又は故障モードの位置を調整することができる。物品の特定の部分は特定の目的を果たし、空間的変動は、特定の物品上の選択された位置の特徴に一致するようにパターンを変更することを可能にする（例えば、物品の端部近くで強い接着力を有する）。空間的変動の一実施例は、図１Ｃ及び図２Ｃに関して上述されている。
【００４１】
製造上の考慮により、本明細書で説明される装置を作るための様々な方法が可能になる。材料印刷技術の進歩により、本明細書で説明される材料特性の変動、幾何学的構造の変動、及び空間的変動が可能になる。材料印刷技術は、材料印刷と両立するインターフェース材料のための多種多様な印刷パターンの選択肢を可能にする。材料特性の変動、幾何学的構造の変動、及び空間変動の１つの利益は、マトリックス含浸前（「プリプレグ」）又はパネルレイアップ中の実装の容易さを含む。
【００４２】
パターン化された強化フィルム、分離フィルム、ベール、又は他のインターフェース材料が、製造及び／又はプリプレグ化中に付けられ得る。ベールは、通常、強化繊維パターンをマスキングすることによって、表面外観及び／又は持続時間を高めるために使用される。しかし、本明細書では、ベールがインターフェース材料として使用され得る。インターフェース材料として、材料特性の変動（種々の繊維、種々の接着剤、多数の繊維、パターン内の種々の接着剤など）を有するベールが作られ得る。ベールは、種々のパターン内の孔、種々のパーセンテージのカバー率、種々の形状などの、幾何学的構造の変動を含み得る。ベールは、ベールの厚さ（局所的に厚い領域、局所的に薄い領域など）などの、空間的変動を含み得る。ベールの繊維間の接着の量は、空間的に変動し得る。ベール内の繊維は、全体的又は局所的の何れかで方向付けられ得る。
【００４３】
物品を構成するために、特徴が層の上に直接的に印刷され得る。変動は、部品の製造中、フィルムの製造中、又はプリプレグ物品の製造中にインライン（in-line）で導入され得る。材料印刷に代わるものとしては、マスクを通して噴霧すること、及びパターン化フィルム又は他の不織布インターフェース材料を構造内に配置することが挙げられる。フィルム又は不織布インターフェース材料は、その中に孔、又は他の領域とは異なる特性を有する選択された領域を有することができる。フィルム又は不織布インターフェース材料を単に配置することは、それだけで変動を導入する。
【００４４】
一実施形態によれば、運動エネルギー吸収方法は、第１のプライ、第１のプライとは異なる第２のプライ、並びに第１及び第２のプライとは異なる第３のプライを含む、強化複合材物品を提供することを含む。第１のプライと第２のプライとの間に第１のインターフェース材料が存在する。第２のプライと第３のプライとの間に第２のインターフェース材料が存在する。材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定されたパターンが、第２のインターフェース材料と比較して、第１のインターフェース材料内で特定された選択された位置に分布し又は第１のインターフェース材料内で特定された選択された位置の間に分布する。そのパターンは、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分である。マトリクス材料が、第１、第２、及び第３のプライを少なくとも部分的に封入する。該方法は、更に、第２のプライから第１のプライを部分的に層間剥離させる、第３のプライから第２のプライを部分的に層間剥離させる、又はその両方によって、第１、第２、及び第３のプライが、分離閾値を超える運動エネルギーからの力を受けるときに、そのパターンにわたり荷重を分散させることを含む。
【００４５】
本文書の文脈では、「接着性（adhesion）」が、表面が互いに粘着する傾向を示す周知の特性を指す。更に、「靭性（toughness）」は、材料が塑性変形し得るとしても破壊することなしにエネルギーを吸収する周知の特性を指す。あるシステムでは、靭性が、応力‐歪曲線の下の総面積として定量化され得る。更に、「強度」は、加えられる応力に耐えると同時に破壊を避ける材料の能力を指す。あるシステムでは、強度が、最大抗張力として定量化され得る。最大抗張力は、応力‐歪曲線の最大工学（すなわち、公称）応力を意味する。また更に、「弾性率」（すなわち、「弾性係数」）は、材料が弾性変形に抵抗する能力を示す。あるシステムでは、弾性率が、弾性領域内の応力‐歪曲線の傾斜として定量化され得る。接着性、靭性、強度、及び弾性率は、当業者に知られた様々な技術によって測定され得る。
【００４６】
更なる特徴が、本方法内に実装され得る。実施例のやり方で、物品は航空機の燃料ブラダーであってよい。第１のインターフェース材料が、第１のプライと第２のプライの両方に接触し得る。第２のインターフェース材料が、第２のプライと第３のプライの両方に接触し得る。複合材物品は、繊維強化され得る。そして、第１、第２、及び第３のプライは、繊維のプライであり得る。更に、複合材物品は、フィルム強化され得る。そして、第１、第２、及び第３のプライは、フィルムのプライであり得る。第１のインターフェース材料と第２のインターフェース材料は、独立に、接着剤、カップリング剤、分離剤、ポリマーフィルム、接着フィルム、強化フィルム、分離フィルム、ベール、又はそれらの組み合わせの中から選択された材料を含み得る。接着フィルム、強化フィルム、及び分離フィルムは、不織布フィルムであり得る。
【００４７】
パターンは、正方形、円形、楕円形、三角形、星型、矩形、ライン、不規則な曲線、ランダムなパターン、及びそれらの組み合わせの中から選択された幾何学的構造を含み得る。第１のインターフェース材料は、インターフェース材料のディスクの多数の第１の領域のパターンを含み得る。ここで、多数の第１の領域の各々は、カバー面積を有する。第１のインターフェース材料は、インターフェース材料のディスクの多数の第２の領域のパターンも含み得る。ここで、多数の第２の領域の各々は、第１の領域のカバー面積よりも小さいカバー面積を有する。
【００４８】
本方法では、パターンが第１のパターンであり、該物品が、第２のインターフェース材料内で特定された選択された位置に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定された第２のパターンを更に含み得る。第２のパターンは、第１のパターンとは異なる程度で、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分であり得る。したがって、本方法は、第２のプライから第１のプライを、第３のプライから第２のプライを、部分的に層間剥離させることによって、第１のパターンと第２のパターンにわたり荷重を分散させることを更に含み得る。
【００４９】
更に、本方法では、複合材物品が、第１、第２、及び第３のプライとは異なる第４のプライ、第３のプライと第４のプライとの間の第３のインターフェース材料、第３のインターフェース材料内で特定された選択された位置に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定された第３のパターンを更に含み得る。第３のパターンは、第２のパターンとは異なる程度で、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分であり得る。結果として、本方法は、追加的に第４のプライから第３のプライを部分的に層間剥離させることによって、第１、第２、及び第３のパターンにわたり荷重を分散させることを更に含み得る。
【００５０】
本方法を参照すると、第３のプライは裏側プライであり得る。別の指定されたパターンが、第２のインターフェース材料内に分布し得る。第２のインターフェース材料は分離材料であり得る。そして、第２のインターフェース材料は、第２のプライと第３のプライの両方に接触し得る。その後、荷重の分散は、運動エネルギーを有する物体によって荷重を加えること、その物体が第１のプライを通過した後で第３のプライを用いて物体を捕獲すること、及び第２のプライから第３のプライを部分的に層間剥離させることを更に含み得る。
【００５１】
代替的に、第２のプライと第３のプライは裏側プライであり得る。第１のインターフェース材料は、分離材料であり得る。そして、第１のインターフェース材料は、第１のプライと第２のプライの両方に接触し得る。別の指定されたパターンが、第２のインターフェース材料内に分布し得る。第２のインターフェース材料は剪断材料であり得る。そして、第２のインターフェース材料は、第２のプライと第３のプライの両方に接触し得る。結局、荷重の分散は、運動エネルギーを有する物体によって荷重を加えること、及びその物体が第１のプライを通過した後で第２のプライと第３のプライを用いて物体を捕獲することを更に含み得る。第２のプライは、第１のプライから部分的に層間剥離され得る。本方法は、第２のインターフェース材料を剪断することによって第２のプライと第３のプライとの間の自由な動きを促進することを含む。
【００５２】
本方法内に実装され得る更なる特徴は、本明細書の他の実施形態内でも実装され得る。
【００５３】
別の一実施形態では、運動エネルギー吸収強化複合材物品は、第１のプライ、第１のプライとは異なる第２のプライ、並びに第１及び第２のプライとは異なる第３のプライを含む。第１のプライと第２のプライとの間に第１のインターフェース材料が存在する。第２のプライと第３のプライとの間に第２のインターフェース材料が存在する。該物品は、第２のインターフェース材料と比較して、第１のインターフェース材料内で特定された選択された位置に分布し又は第１のインターフェース材料内で特定された選択された位置の間に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定されたパターンを含む。そのパターンは、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分である。マトリクス材料が、第１、第２、及び第３のプライを少なくとも部分的に封入する。
【００５４】
更なる特徴が、本物品に実装され得る。実施例のやり方で、物品は航空機の燃料ブラダーであってよい。第１のインターフェース材料が、第１のプライと第２のプライの両方に接触し得る。第２のインターフェース材料が、第２のプライと第３のプライの両方に接触し得る。複合材物品は、繊維強化され得る。第１、第２、及び第３のプライは、繊維のプライであり得る。更に、複合材物品は、フィルム強化され得る。第１、第２、及び第３のプライは、フィルムのプライであり得る。第１のインターフェース材料と第２のインターフェース材料は、独立に、接着剤、カップリング剤、分離剤、ポリマーフィルム、接着フィルム、強化フィルム、分離フィルム、ベール、及びそれらの組み合わせの中から選択された材料を含み得る。接着フィルム、強化フィルム、及び分離フィルムは、不織布フィルムであり得る。パターンは、正方形、円形、楕円形、三角形、星型、矩形、ライン、不規則な曲線、ランダムなパターン、及びそれらの組み合わせの中から選択された幾何学的構造を含み得る。
【００５５】
第１のインターフェース材料は、インターフェース材料のディスクの多数の第１の領域のパターンを含み得る。ここで、多数の第１の領域の各々は、カバー面積を有する。第１のインターフェース材料は、インターフェース材料のディスクの多数の第２の領域のパターンも含み得る。ここで、多数の第２の領域の各々は、第１の領域のカバー面積よりも小さいカバー面積を有する。
【００５６】
パターンが第１のパターンであり、該物品が、第２のインターフェース材料内で特定された選択された位置に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定された第２のパターンを更に含み得る。第２のパターンは、第１のパターンとは異なる程度で、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分であり得る。
【００５７】
複合材物品は、第１、第２、及び第３のプライとは異なる第４のプライ、及び第３のプライと第４のプライとの間の第３のインターフェースを更に含み得る。該物品は、第３のインターフェース材料内で特定された選択された位置に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定された第３のパターンを更に含み得る。第３のパターンは、第１及び第２のパターンとは異なる程度で、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分であり得る。
【００５８】
本物品を参照すると、第３のプライは裏側プライであり得る。別の指定されたパターンが、第２のインターフェース材料内に分布し得る。第２のインターフェース材料は分離材料であり得る。そして、第２のインターフェース材料は、第２のプライと第３のプライの両方に接触し得る。
【００５９】
代替的に、第２のプライと第３のプライは裏側プライであり得る。第１のインターフェース材料は、分離材料であり得る。そして、第１のインターフェース材料は、第１のプライと第２のプライの両方に接触し得る。別の指定されたパターンが、第２のインターフェース材料内に分布し得る。第２のインターフェース材料は剪断材料であり得る。そして、第２のインターフェース材料は、第２のプライと第３のプライの両方に接触し得る。
【００６０】
本物品内に実装され得る更なる特徴は、本明細書の他の実施形態内でも実装され得る。
【００６１】
更なる一実施形態では、運動エネルギー吸収強化複合材物品が、内側プライ、内側プライとは異なる第１の裏側プライ、並びに内側プライ及び第１の裏側プライとは異なる第２の裏側プライを含む。内側プライと第１の裏側プライとの間に分離物質が存在し、その分離物質が内側プライ及び第１の裏側プライに接触している。第１の裏側プライと第２の裏側プライとの間に剪断材料が存在し、その剪断材料が第１の裏側プライ及び第２の裏側プライに接触している。該物品は、分離物質内で特定された選択された位置に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定された第１のパターンを含む。第１のパターンは、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分である。該物品は、剪断材料内で特定された選択された位置に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定された第２のパターンを含む。第２のパターンは、第１のパターンとは異なる程度で、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分である。マトリクス材料が、内側プライ、第１の裏側プライ、及び第２の裏側プライを少なくとも部分的に封入する。
【００６２】
条項１
運動エネルギー吸収強化複合材物品であって、
内側プライ、前記内側プライとは異なる第１の裏側プライ、及び前記内側プライと前記第１の裏側プライとは異なる第２の裏側プライ、
前記内側プライと前記第１の裏側プライとの間で前記内側プライと前記第１の裏側プライに接触する分離材料、
前記第１の裏側プライと前記第２の裏側プライとの間で第１の裏側プライと前記第２の裏側プライに接触する剪断材料、
前記分離材料内で特定された選択された位置に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定された第１のパターンであって、接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分な第１のパターン、
前記剪断材料内で特定された選択された位置に分布する、材料特性の変動、幾何学的構造の変動、空間的変動、又はそれらの組み合わせの指定された第２のパターンであって、前記第１のパターンとは異なる程度で接着性、靭性、強度、弾性率、又はそれらの組み合わせを測定可能に変動させるのに十分な第２のパターン、並びに
前記内側プライ、前記第１の裏側プライ、及び第２の裏側プライを少なくとも部分的に封入するマトリクス材料を備える、物品。
【００６３】
更なる特徴が、本物品に実装され得る。実施例のやり方によって、複合材物品は、繊維強化され得る。そして、第１、第２、及び第３のプライは、繊維のプライであり得る。更に、複合材物品は、フィルム強化され得る。そして、第１、第２、及び第３のプライは、フィルムのプライであり得る。本物品内に実装され得る更なる特徴は、本明細書の他の実施形態内でも実装され得る。
【００６４】
個別の方法及び装置に対して本明細書で説明された様々な選択肢は、矛盾しないところを除いて限定的であることを意図していないことを、本発明者らは明白に考慮している。本明細書の個別の方法の特徴及び利点は、他のところで具体的に示されていないとしても、本明細書で説明される装置及び他の方法と組み合されて使用され得る。同様に、本明細書の個別の装置の特徴及び利点は、他のところで具体的に示されていないとしても、本明細書で説明される装置及び他の方法と組み合されて使用され得る。
【００６５】
法令に従って、実施形態は、構造的および方法論的な特徴に関して多かれ少なかれ具体的に言語で説明されてきた。しかしながら、実施形態は、図示し説明した特定の特徴に限定されないことを理解されたい。したがって、本実施形態は、同等の原則に従って適切に解釈される添付の特許請求の範囲の適切な範囲内にあるそれらの形態又は修正の何れかで特許請求される。
【図１】
2019196166.tif 000003
【図２】
2019196166.tif 000004
【図３】
2019196166.tif 000005
【図４】
2019196166.tif 000006
【図５】
2019196166.tif 000007
【図６】
2019196166.tif 000008
【外国語明細書】
2019196166000001.pdf
2019196166000002.pdf
2019196166000003.pdf
2019196166000004.pdf