用于复合材料壳体结构力学性能测定的试验件的制备方法

技术领域

本发明属于复合材料壳体结构制备技术领域，具体涉及一种用于复合材料壳体结构力学性能测定的试验件的制备方法。

背景技术

复合材料由于其具有高比强度、高比刚度等优点而获得广泛应用。为了降低材料的自身重量，提升火箭发动机的运载能力，目前固体火箭发动机壳体多为连续增强纤维缠绕成型的复合材料壳体结构。根据缠绕成型时的树脂状态不同，缠绕成型工艺分为干法缠绕成型、湿法缠绕成型和半干法缠绕成型，这几种缠绕成型方法各有优缺点，可适用于不同的使用条件。其中湿法缠绕成型由于具有制备效率较高、力学性能优异、耐腐蚀性较好等优点，因此目前在固体火箭发动机壳体成型工艺中多采用此类成型方法。

随着对发动机使用性能要求的提升，T700级及以上级别的碳纤维复合材料发动机壳体，由于具有刚度高、变形小、与绝热层的粘接效果高等优点而被广泛应用。在发动机壳体结构设计和性能研究过程中，为了测试缠绕壳体结构的性能，开展力学试验，通常需要从发动机的缠绕壳体上取样，由于成型工艺复杂、原材料价格较高，所以直接从缠绕壳体上取样的成本较高。

目前采用的手段是缠绕成型相应缩比的壳体结构或者直接从壳体结构上裁取平板试验件进行力学性能测试。缠绕成型相应缩比的壳体结构，虽然可以降低试验成本，但是从缩比壳体结构上取样仍然较为复杂；直接从壳体结构上裁取平板试验件，该过程耗时、费力、成本较高。因此，需要开发一种用于复合材料壳体结构力学性能测定的试验件的制备方法。

申请公布号为CN114889171A的发明专利公开了一种芯模以及单向缠绕板的制备方法，该单向缠绕板的制备方法包括以下步骤：在芯模的缠绕区内缠绕纤维纱线形成缠纱芯模，所缠绕的纤维纱线形成纤维预制体；在底板的上表面粘贴下密封胶条，使下密封胶条形成矩形框状的下胶条框，在下胶条框所圈围的底板上铺设下脱模布，在下脱模布上铺设下树脂导流网；将缠纱芯模水平放置在下树脂导流网上，在芯板与底板之间垫设下垫片，使下垫片支撑在缠绕区的外侧；在底板上开设与第一条板孔相对应的第一底板孔，第一锁紧螺栓经第一条板孔和第一底板孔将缠纱芯模锁合在底板上，使芯板紧密抵压在下垫片上，并使芯板粘结在下胶条框上，拆除夹板；在纤维预制体上覆盖上树脂导流网，在芯板的上表面放置上垫片和粘贴上密封胶条，使上密封胶条形成矩形框状的上胶条框，该上胶条框环绕在缠绕区的外侧；将覆膜钢板放置在上树脂导流网上，使覆膜钢板抵压在上垫片上，且使覆膜钢板粘结在上胶条框上；将树脂浸润到纤维纱线上，形成浸润体，将浸润体放入烘箱内固化，制成待测样品。该技术方案能够降低芯模的变形，同时能够提高复合材料的脱模性能，但是该技术方案阐述的是单向缠绕板制备方法，未提及壳体实际结构中多向缠绕的问题，无法解决试验件的翘曲问题，如果试验件本身存在缺陷，那么性能测试结果会存在严重误差。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于复合材料壳体结构力学性能测定的试验件的制备方法，按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：制作芯模，并在芯模上铺贴一层脱模布，使用夹持工装将芯模的两边夹持住；

步骤二：将夹持工装及其上的芯模整体安装在缠绕装置上，检查并调节缠绕装置，做好缠绕前的准备工作；

步骤三：启动缠绕装置，开始缠绕工艺，按照设计的缠绕形式和缠绕参数将纤维带缠绕在芯模上；

步骤四：待缠绕结束后，取下夹持工装，将芯模及其上的纤维带整体放置在热压机上进行热压成型；待热压成型结束后，将纤维带从芯模上脱离下来并裁切成平板，即可制得用于复合材料壳体结构力学性能测定的试验件；

步骤五：从试验件的中心平整部位切割用于测试力学性能的试样，并进行力学性能测试，将试验件的力学性能测试结果与壳体结构的力学性能测试结果进行比较，进而确定采用试验件代替壳体结构进行力学性能测试的准确性。

优选的是，步骤一中，所述芯模为平板结构，其长度为300-500mm、宽度为300-500mm、厚度为20-50mm，所述芯模为钢制材料，所述芯模上下表面的边缘设置圆弧形过渡区，所述圆弧形的半径为2-3mm；所述夹持工装包括限位卡槽和旋转轴，所述旋转轴固定在所述限位卡槽的中心部位，所述限位卡槽固定在所述芯模的边部。本发明中，采用钢制材料制作芯模，能够保证芯模不发生变形，在芯模的边缘设置圆弧形过渡区，能够防止缠绕过程中芯模边缘损伤纤维带。

在上述任一方案中优选的是，步骤二中，所述缠绕装置包括移动车和床身，所述移动车上依次设置放线盘、分张力传感器、梳子、浸胶槽、总张力传感器和丝嘴，所述床身上安装所述夹持工装和所述芯模，所述缠绕装置上设置若干个导向辊。本发明中，放线盘用于安装纤维带；梳子用于将纤维带梳理平整，梳理平整后的纤维带才能进入浸胶槽内；浸胶槽内盛装浸胶液，纤维带经过浸胶槽时，可以在纤维带的表面均匀地裹覆上浸胶液；总张力传感器用于检测缠绕张力；丝嘴用于平整纤维带、调整缠绕角度，丝嘴可以在水平面上移动，也可以调整不同的缠绕角度，以适应纤维带在芯模上的缠绕形式；夹持工装的旋转轴转动，进而带动芯模转动。本发明采用湿法缠绕平板试验件，在缠绕过程中，采用吸胶纸吸走多余的浸胶液。

在上述任一方案中优选的是，步骤三中，所述纤维带的缠绕形式为环向缠绕与纵向缠绕交替进行，所述纤维带交替缠绕的方法按照先后顺序包括以下步骤：

步骤(1)：调整丝嘴的出线角度，使纤维带以设计的环向缠绕角度从丝嘴出来，在芯模上进行环向缠绕，直至纤维带从芯模的一侧逐步环向缠绕至芯模的另一侧；

步骤(2)：调整丝嘴的出线角度，使纤维带以设计的纵向缠绕角度从丝嘴出来，在芯模上进行纵向缠绕，纵向缠绕为对称缠绕方式，即纤维带以设计的纵向缠绕角度从丝嘴出来并在芯模上缠绕一圈，再将纵向缠绕角度调整至对称角度，纤维带以调整后的纵向缠绕角度从丝嘴出来并在芯模上继续缠绕一圈，再将纵向缠绕角度调整至原来角度，纤维带以调整后的纵向缠绕角度从丝嘴出来并在芯模上继续缠绕一圈，以此类推，直至纤维带从芯模的一侧逐步纵向缠绕至芯模的另一侧；

步骤(3)：调整丝嘴的出线角度，使纤维带以设计的环向缠绕角度从丝嘴出来，在芯模上进行环向缠绕，直至纤维带从芯模的一侧逐步环向缠绕至芯模的另一侧；保持丝嘴的出线角度不变，继续使纤维带以设计的环向缠绕角度从丝嘴出来，在芯模上继续进行环向缠绕，直至纤维带从芯模的一侧逐步环向缠绕至芯模的另一侧；

步骤(4)：依次重复步骤(2)、步骤(3)和步骤(2)；

步骤(5)：调整丝嘴的出线角度，使纤维带以设计的环向缠绕角度从丝嘴出来，在芯模上进行环向缠绕，直至纤维带从芯模的一侧逐步环向缠绕至芯模的另一侧。

在上述任一方案中优选的是，步骤三中，所述环向缠绕角度为90°，即从丝嘴出来的纤维带与旋转轴垂直；所述纵向缠绕角度为±(18-24°)，即从丝嘴出来的纤维带与旋转轴之间形成夹角。

在上述任一方案中优选的是，步骤三中，在环向缠绕和纵向缠绕过程中，所述纤维带的运行速度均为1-2m/s；在环向缠绕角度与纵向缠绕角度之间相互调整时、在纵向缠绕角度与其对称角度之间相互调整时，所述纤维带的运行速度均为0.1-0.2m/s，环向缠绕角度与纵向缠绕角度之间相互调整的时间、纵向缠绕角度与其对称角度之间相互调整的时间均为3-5s。

在上述任一方案中优选的是，步骤三中，所述纤维带依次经过环向缠绕、纵向缠绕、环向缠绕、环向缠绕、纵向缠绕、环向缠绕、环向缠绕、纵向缠绕和环向缠绕，共六次环向缠绕和三次纵向缠绕；前三次环向缠绕和前两次纵向缠绕的缠绕张力均为90-110N，后三次环向缠绕和第三次纵向缠绕的缠绕张力均为80-85N。

在上述任一方案中优选的是，步骤三中，所述纤维带的宽度为9-11mm；在同一缠绕层中，相邻两条所述纤维带之间的间隙为5-7mm。

在上述任一方案中优选的是，步骤三中，所述纤维带在进入丝嘴前，需经过浸胶槽进行浸胶处理，所述浸胶槽内盛装环氧树脂胶液。

本发明中，缠绕参数的设计需保证缠绕后的平板试验件的参数与壳体结构的参数一致，进而使平板试验件的力学性能与壳体结构的力学性能具有一致性，同时为了防止平板试验件发生翘曲，在缠绕过程中，设计为环向缠绕与纵向缠绕交替形式，同时纵向缠绕设计为对称缠绕形式。

在上述任一方案中优选的是，步骤四中，所述热压成型工艺为，以0.5-1.5℃/min的升温速率由室温升至72-78℃，在1.8-2.2MPa的压力下保温0.9-1.1h；继续以0.5-1.5℃/min的升温速率升至117-123℃，在1.8-2.2MPa的压力下保温0.9-1.1h；继续以0.5-1.5℃/min的升温速率升至152-158℃，在1.8-2.2MPa的压力下保温2.9-3.1h，随炉冷却至室温，然后脱模。

本发明用于复合材料壳体结构力学性能测定的试验件的制备方法，简单方便，易于操作，所制备的平板试验件内部纤维保持足够的张力，固化成型后平板试验件不会发生翘曲，测试得到的力学性能结果与采用实际壳体结构测试得到的力学性能结果非常接近，采用本发明的方法制备的平板试验件替代壳体结构进行力学性能测试，具有较高的准确性和可靠性。

附图说明

图1为按照本发明用于复合材料壳体结构力学性能测定的试验件的制备方法的一优选实施例的流程图；

图2为图1所示实施例中夹持工装和芯模的示意图；

图3为图1所示实施例中缠绕装置的示意图；

图4为图1所示实施例制备并裁切的平板试验件的照片；

图5为图1所示实施例中平板试验件轴向拉伸性能测试结果与壳体结构轴向拉伸性能测试结果的对比曲线；

图6为图1所示实施例中平板试验件环向拉伸性能测试结果与壳体结构环向拉伸性能测试结果的对比曲线；

图7为图1所示实施例中平板试验件轴向压缩性能测试结果与壳体结构轴向压缩性能测试结果的对比曲线；

图8为图1所示实施例中平板试验件环向压缩性能测试结果与壳体结构环向压缩性能测试结果的对比曲线。

图中标注说明：1-芯模，2-夹持工装，21-限位卡槽，22-旋转轴，3-放线盘，4-分张力传感器，5-梳子，6-浸胶槽，7-总张力传感器，8-丝嘴，9-导向辊，10-纤维带，11-壳体结构的力学性能测试曲线，12-平板试验件的力学性能测试曲线。

具体实施方式

为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。

实施例一：

如图1所示，按照本发明用于复合材料壳体结构力学性能测定的试验件的制备方法的一优选实施例，按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：制作芯模，并在芯模上铺贴一层脱模布，使用夹持工装将芯模的两边夹持住；

步骤二：将夹持工装及其上的芯模整体安装在缠绕装置上，检查并调节缠绕装置，做好缠绕前的准备工作；

步骤三：启动缠绕装置，开始缠绕工艺，按照设计的缠绕形式和缠绕参数将纤维带缠绕在芯模上；

步骤四：待缠绕结束后，取下夹持工装，将芯模及其上的纤维带整体放置在热压机上进行热压成型；待热压成型结束后，将纤维带从芯模上脱离下来并裁切成平板，即可制得用于复合材料壳体结构力学性能测定的试验件；

步骤五：从试验件的中心平整部位切割用于测试力学性能的试样，并进行力学性能测试，将试验件的力学性能测试结果与壳体结构的力学性能测试结果进行比较，进而确定采用试验件代替壳体结构进行力学性能测试的准确性。

步骤一中，所述芯模为平板结构，其长度为400mm、宽度为400mm、厚度为35mm，所述芯模为钢制材料，所述芯模上下表面的边缘设置圆弧形过渡区，所述圆弧形的半径为2.5mm。如图2所示，所述夹持工装包括限位卡槽21和旋转轴22，所述旋转轴22固定在所述限位卡槽21的中心部位，所述限位卡槽21固定在所述芯模1的边部。

步骤二中，如图3所示，所述缠绕装置包括移动车和床身，所述移动车上依次设置放线盘3、分张力传感器4、梳子5、浸胶槽6、总张力传感器7和丝嘴8，所述床身上安装所述夹持工装2和所述芯模1，所述缠绕装置上设置若干个导向辊9。本实施例中，放线盘3用于安装纤维带10；梳子5用于将纤维带10梳理平整，梳理平整后的纤维带10才能进入浸胶槽6内；浸胶槽6内盛装浸胶液，纤维带10经过浸胶槽6时，可以在纤维带10的表面均匀地裹覆上浸胶液；总张力传感器7用于检测缠绕张力；丝嘴8用于平整纤维带10、调整缠绕角度，丝嘴8可以在水平面上移动，也可以调整不同的缠绕角度，以适应纤维带10在芯模1上的缠绕形式；夹持工装2的旋转轴22转动，进而带动芯模1转动。本实施例采用湿法缠绕平板试验件，在缠绕过程中，采用吸胶纸吸走多余的浸胶液。

步骤三中，所述纤维带的缠绕形式为环向缠绕与纵向缠绕交替进行，所述纤维带交替缠绕的方法按照先后顺序包括以下步骤：

步骤(1)：调整丝嘴的出线角度，使纤维带以设计的环向缠绕角度从丝嘴出来，在芯模上进行环向缠绕，直至纤维带从芯模的一侧逐步环向缠绕至芯模的另一侧；

步骤(2)：调整丝嘴的出线角度，使纤维带以设计的纵向缠绕角度从丝嘴出来，在芯模上进行纵向缠绕，纵向缠绕为对称缠绕方式，即纤维带以设计的纵向缠绕角度从丝嘴出来并在芯模上缠绕一圈，再将纵向缠绕角度调整至对称角度，纤维带以调整后的纵向缠绕角度从丝嘴出来并在芯模上继续缠绕一圈，再将纵向缠绕角度调整至原来角度，纤维带以调整后的纵向缠绕角度从丝嘴出来并在芯模上继续缠绕一圈，以此类推，直至纤维带从芯模的一侧逐步纵向缠绕至芯模的另一侧；

步骤(3)：调整丝嘴的出线角度，使纤维带以设计的环向缠绕角度从丝嘴出来，在芯模上进行环向缠绕，直至纤维带从芯模的一侧逐步环向缠绕至芯模的另一侧；保持丝嘴的出线角度不变，继续使纤维带以设计的环向缠绕角度从丝嘴出来，在芯模上继续进行环向缠绕，直至纤维带从芯模的一侧逐步环向缠绕至芯模的另一侧；

步骤(4)：依次重复步骤(2)、步骤(3)和步骤(2)；

步骤(5)：调整丝嘴的出线角度，使纤维带以设计的环向缠绕角度从丝嘴出来，在芯模上进行环向缠绕，直至纤维带从芯模的一侧逐步环向缠绕至芯模的另一侧。

所述环向缠绕角度为90°，即从丝嘴出来的纤维带与旋转轴垂直；所述纵向缠绕角度为±24°，即从丝嘴出来的纤维带与旋转轴之间形成夹角。

在环向缠绕和纵向缠绕过程中，所述纤维带的运行速度均为1.5m/s；在环向缠绕角度与纵向缠绕角度之间相互调整时、在纵向缠绕角度与其对称角度之间相互调整时，所述纤维带的运行速度均为0.15m/s，环向缠绕角度与纵向缠绕角度之间相互调整的时间、纵向缠绕角度与其对称角度之间相互调整的时间均为4s。

所述纤维带依次经过环向缠绕(90°)、纵向缠绕(﹢24°与﹣24°交织缠绕)、环向缠绕(90°)、环向缠绕(90°)、纵向缠绕(﹢24°与﹣24°交织缠绕)、环向缠绕(90°)、环向缠绕(90°)、纵向缠绕(﹢24°与﹣24°交织缠绕)和环向缠绕(90°)，共六次环向缠绕和三次纵向缠绕，该缠绕层数与实际壳体结构一致，且为对称结构，能够防止固化后平板试验件发生翘曲。前三次环向缠绕和前两次纵向缠绕的缠绕张力均为100N，后三次环向缠绕和第三次纵向缠绕的缠绕张力均为82N。

所述纤维带为T700纤维带，其宽度为10mm，在同一缠绕层中，相邻两条纤维带之间的间隙为6mm。所述纤维带在进入丝嘴前，需经过浸胶槽进行浸胶处理，所述浸胶槽内盛装环氧树脂胶液。

步骤四中，所述热压成型工艺为，以1.0℃/min的升温速率由室温升至75℃，在2.0MPa的压力下保温1.0h；继续以1.0℃/min的升温速率升至120℃，在2.0MPa的压力下保温1.0h；继续以1.0℃/min的升温速率升至155℃，在2.0MPa的压力下保温3.0h，随炉冷却至室温，然后脱模。

本实施例中，缠绕参数的设计需保证缠绕后的平板试验件的参数与壳体结构的参数一致，进而使平板试验件的力学性能与壳体结构的力学性能具有一致性，同时为了防止平板试验件发生翘曲，在缠绕过程中，设计为环向缠绕与纵向缠绕交替形式，同时纵向缠绕设计为对称缠绕形式。

采用本实施例的方法制备的平板试验件如图4所示，按照GB/T 1447拉伸性能试验方法加工轴向拉伸试样和环向拉伸试样，并分别进行轴向拉伸性能测试和环向拉伸性能测试，同时对实际壳体结构进行轴向拉伸性能测试和环向拉伸性能测试；再按照GB/T 5258压缩性能试验方法加工轴向压缩试样和环向压缩试样，并分别进行轴向压缩性能测试和环向压缩性能测试，同时对实际壳体结构进行轴向压缩性能测试和环向压缩性能测试。

根据测试数据绘制力学性能对比曲线，平板试验件轴向拉伸性能测试结果与壳体结构轴向拉伸性能测试结果的对比曲线如图5所示，平板试验件环向拉伸性能测试结果与壳体结构环向拉伸性能测试结果的对比曲线如图6所示，平板试验件轴向压缩性能测试结果与壳体结构轴向压缩性能测试结果的对比曲线如图7所示，平板试验件环向压缩性能测试结果与壳体结构环向压缩性能测试结果的对比曲线如图8所示，从图5-8可以看出，平板试验件的力学性能测试曲线12与壳体结构的力学性能测试曲线11非常接近，可以确定采用本实施例的方法制备的平板试验件替代壳体结构进行力学性能测试，具有较高的准确性和可靠性，同时所制备的平板试验件内部纤维保持足够的张力，固化成型后平板试验件不会发生翘曲。

实施例二：

按照本发明用于复合材料壳体结构力学性能测定的试验件的制备方法的另一优选实施例，其工艺步骤、所使用的设备、技术原理和有益效果等与实施例一基本相同，不同的是：

步骤一中，所述芯模的长度为500mm、宽度为500mm、厚度为50mm，所述芯模上下表面的边缘设置圆弧形过渡区，所述圆弧形的半径为3mm。

步骤三中，所述环向缠绕角度为90°，即从丝嘴出来的纤维带与旋转轴垂直；所述纵向缠绕角度为±18°，即从丝嘴出来的纤维带与旋转轴之间形成夹角。

在环向缠绕和纵向缠绕过程中，所述纤维带的运行速度均为2m/s；在环向缠绕角度与纵向缠绕角度之间相互调整时、在纵向缠绕角度与其对称角度之间相互调整时，所述纤维带的运行速度均为0.2m/s，环向缠绕角度与纵向缠绕角度之间相互调整的时间、纵向缠绕角度与其对称角度之间相互调整的时间均为3s。

所述纤维带依次经过环向缠绕(90°)、纵向缠绕(﹢18°与﹣18°交织缠绕)、环向缠绕(90°)、环向缠绕(90°)、纵向缠绕(﹢18°与﹣18°交织缠绕)、环向缠绕(90°)、环向缠绕(90°)、纵向缠绕(﹢18°与﹣18°交织缠绕)和环向缠绕(90°)，共六次环向缠绕和三次纵向缠绕，该缠绕层数与实际壳体结构一致，且为对称结构，能够防止固化后平板试验件发生翘曲。前三次环向缠绕和前两次纵向缠绕的缠绕张力均为110N，后三次环向缠绕和第三次纵向缠绕的缠绕张力均为85N。

所述纤维带为T800纤维带，其宽度为11mm，在同一缠绕层中，相邻两条纤维带之间的间隙为7mm。

步骤四中，所述热压成型工艺为，以1.5℃/min的升温速率由室温升至78℃，在2.2MPa的压力下保温1.1h；继续以1.5℃/min的升温速率升至123℃，在2.2MPa的压力下保温1.1h；继续以1.5℃/min的升温速率升至158℃，在2.2MPa的压力下保温3.1h，随炉冷却至室温，然后脱模。

实施例三：

按照本发明用于复合材料壳体结构力学性能测定的试验件的制备方法的另一优选实施例，其工艺步骤、所使用的设备、技术原理和有益效果等与实施例一基本相同，不同的是：

步骤一中，所述芯模的长度为300mm、宽度为300mm、厚度为20mm，所述芯模上下表面的边缘设置圆弧形过渡区，所述圆弧形的半径为2mm。

步骤三中，所述环向缠绕角度为90°，即从丝嘴出来的纤维带与旋转轴垂直；所述纵向缠绕角度为±20°，即从丝嘴出来的纤维带与旋转轴之间形成夹角。

在环向缠绕和纵向缠绕过程中，所述纤维带的运行速度均为1m/s；在环向缠绕角度与纵向缠绕角度之间相互调整时、在纵向缠绕角度与其对称角度之间相互调整时，所述纤维带的运行速度均为0.1m/s，环向缠绕角度与纵向缠绕角度之间相互调整的时间、纵向缠绕角度与其对称角度之间相互调整的时间均为5s。

所述纤维带依次经过环向缠绕(90°)、纵向缠绕(﹢20°与﹣20°交织缠绕)、环向缠绕(90°)、环向缠绕(90°)、纵向缠绕(﹢20°与﹣20°交织缠绕)、环向缠绕(90°)、环向缠绕(90°)、纵向缠绕(﹢20°与﹣20°交织缠绕)和环向缠绕(90°)，共六次环向缠绕和三次纵向缠绕，该缠绕层数与实际壳体结构一致，且为对称结构，能够防止固化后平板试验件发生翘曲。前三次环向缠绕和前两次纵向缠绕的缠绕张力均为90N，后三次环向缠绕和第三次纵向缠绕的缠绕张力均为80N。

所述纤维带为T700纤维带，其宽度为9mm，在同一缠绕层中，相邻两条纤维带之间的间隙为5mm。

步骤四中，所述热压成型工艺为，以0.5℃/min的升温速率由室温升至72℃，在1.8MPa的压力下保温0.9h；继续以0.5℃/min的升温速率升至117℃，在1.8MPa的压力下保温0.9h；继续以0.5℃/min的升温速率升至152℃，在1.8MPa的压力下保温2.9h，随炉冷却至室温，然后脱模。

特别说明：本发明的技术方案中涉及了诸多参数，需要综合考虑各个参数之间的协同作用，才能获得本发明的有益效果和显著进步。而且技术方案中各个参数的取值范围都是经过大量试验才获得的，针对每一个参数以及各个参数的相互组合，发明人都记录了大量试验数据，限于篇幅，在此不公开具体试验数据。

本领域技术人员不难理解，本发明的用于复合材料壳体结构力学性能测定的试验件的制备方法包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。