技术领域 [0001]本发明涉及三维预制体制备技术领域，具体涉及一种变截面三维多向预制体的制备方法及变截面三维预制体。 背景技术 [0002]三维多向预制体由于其结构整体性好、纤维体积含量高，近年来在航空航天、轨道交通等领域得到了广泛应用。随着其应用领域的不断扩大，预制体的截面形状也由简单、等壁厚截面向复杂变截面形状发展。变截面预制体一般分为：截面尺寸沿编织长度方向变化的预制体、截面尺寸沿高度方向变化的预制体，以及上述两种变化组合的预制体。 [0003]中国专利CN102938019B公开的一种复合材料用三维多向编织物净尺寸仿形减纱编织方法和中国专利CN100491618C公开的变截面预成型制件的三维编织方法及其制件，均是通过改变编织过程中纱线数量的方式，实现预制体的截面尺寸沿编织长度方向不断变化。中国专利CN108998888B公开的一种行列变换变截面预成型制件的三维编织方法及制件，该编织方法在纤维总根数不变的前提下，通过行列之间的相互变换实现沿长度方向横截面变化的异形预制体的整体织造。 [0004]中国专利CN201510195792.7公开的一种变厚度层连结构织物的制备方法，该方法通过将表面的纱束减细或增粗的方式，实现预制体的截面尺寸沿高度方向变化，但是该预制体截面尺寸的变化受限于纱线股数的变化，尺寸可变化范围小。中国专利CN110318140A公开了一种实现四步法不等层织物一体化编织的编织方法，该方法通过在两个不等层纱线阵列间的交叉移纱，实现了不等层织物的整体成型。但是，不同层间交叉移纱，操作复杂，编织效率低，且容易出现移纱错误，影响产品质量。 发明内容 [0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种变截面三维多向预制体及其制备方法。 [0006]本发明采用的技术方案是： [0007]一种变截面三维多向预制体的制备方法，包括顺序相接的以下步骤： [0008](1)预制体区域划分及纱线阵列分布：采用一虚拟平面将预制体分为第一梯度和第二梯度两部分，第一梯度对应的纱线阵列为M层N列，第二梯度对应的纱线阵列为M'层N'列，其中，M'-M＝2X，X为自然数； [0009](2)第一次纱线运动：M层纱线阵列中除第1层、第M层固定不动外，其余层沿着层向按照一层向左、一层向右的顺序间隔运动一个纱锭位置；M'层纱线阵列中除第1层、第M'层固定不动外，其余层按照与M层纱线阵列一致的运动规律运动一个纱锭位置，从而形成M层N+1列和M'层N'+1列两个纱线阵列； [0010](3)第一次梯度间移纱：将M层纱线阵列中第N+1列上的纱线平行移动到M'层纱线阵列中第2列的空位上，将M'层纱线阵列中与M层纱线阵列层数对应的第1列上的纱线平行移动到M层纱线阵列中的第N列空位上，将M'层纱线阵列中第1列上的其余纱线移动到同一纱线阵列的第2列的空位上，移纱结束后形成M层N列和M'层N'列纱线阵列；所述空位为第一次纱线运动后产生的空纱位置； [0011](4)第二次纱线运动：整个纱线阵列除M层纱线阵列中的第1列和M'层纱线阵列中的第N'列固定不动外，其余纱线按照一列向上、一列向下的顺序间隔运动一个纱锭位置； [0012](5)第三次纱线运动：M层纱线阵列和M'层纱线阵列按照与步骤(2)相同的运动规律，反向运动，形成M层N+1列和M'层N'+1列两个纱线阵列； [0013](6)第二次梯度间移纱：按照与步骤(3)相同的运动规律移动M层纱线阵列中第N+1列上的纱线和M'层纱线阵列中第1列上的纱线； [0014](7)第四次纱线运动：M层纱线阵列和M'层纱线阵列按照与步骤(4)相同的运动规律，反向运动； [0015](8)打紧运动：打紧机构将纱线交织点打紧到所需的高度； [0016](9)重复所述工艺步骤(2)～(8)至要求长度，即得变截面三维多向预制体。 [0017]进一步地，在步骤(1)中，采用多个虚拟平面将预制体分为若干梯度部分，相邻两梯度部分的纱线运动规律除了在步骤(2)、步骤(5)中，第一次纱线运动后中间部分的列数增加两列外，其余步骤与步骤(2)～(8)相同。 [0018]采用上述技术方案，可以使制备的预制体的截面形状连续变化，且可根据预制体的仿形精度要求，对预制体截面进行灵活划分，可操作性强，对于“T”形、“工”字形、“π”形等截面形状复杂的预制体，使用本发明的制备方法，纱线运动步数少，移纱运动规律简单，可显著提升生产效率。 [0019]进一步地，在步骤(1)中，M层纱线阵列中的第1层和第M层的纱线均间隔一列且上下交错设置，M'层纱线阵列中的第1层和第M'层的均纱线间隔一列且上下交错设置，M层纱线阵列中第1层的纱线与M'层纱线阵列中第1层的纱线间隔一列设置；M层纱线阵列中第1列的第1层和第M层没有纱线，M'层纱线阵列中第N'列的第1层和第M'层没有纱线。 [0020]进一步地，在步骤(1)中，M层纱线阵列中第1列的纱线间隔一层设置，M'层纱线阵列中第N'列的纱线间隔一层设置，且M层纱线阵列中第1列的纱线与M'层纱线阵列中第N'列的纱线不在同一层上。 [0021]进一步地，在步骤(2)中，M层纱线阵列中第1列有纱线的层向右移动，没有纱线的层向左移动；M'层纱线阵列中第N'列有纱线的层向左移动，没有纱线的层向右移动。 [0022]进一步地，在步骤(4)中，M层纱线阵列中第1层有纱线的列向下移动，没有纱线的列向上移动；M'层纱线阵列中第1层有纱线的列向下移动，没有纱线的列向上移动。 [0023]进一步地，M与M'同为奇数或同为偶数。 [0024]进一步地，N与N'为奇数或偶数。 [0025]一种变截面三维多向预制体，由上述的任意一种制备方法制成。 [0026]本发明的有益效果：本发明在现有四步法编织技术上做出改进，通过水平移动相邻梯度的外侧纱线，实现不同梯度间的纱线连接，从而实现截面尺寸沿长度方向变化或高度方向变化，该方法不受纱线股数变化的限制，截面尺寸可变化范围大；同时，水平移纱降低了操作者的移纱难度，提高了编织效率及编织质量；采用本发明制备的变厚度预制体不同厚度间纱线衔接性强，因此预制体整体性好。 附图说明 [0027]图1为本发明实施例1预制体的外形示意图 [0028]图2为本发明实施例1预制体的纱线初始排布示意图。 [0029]图3为本发明实施例1预制体的第一次纱线运动示意图。 [0030]图4为本发明实施例1预制体的第一次梯度间移纱示意图。 [0031]图5为本发明实施例1预制体的第一次梯度间移纱后的纱线排布示意图。 [0032]图6为本发明实施例1预制体的第二次纱线运动示意图。 [0033]图7为本发明实施例1预制体的第三次纱线运动示意图。 [0034]图8为本发明实施例1预制体的第二次梯度间移纱示意图。 [0035]图9为本发明实施例1预制体的第二次梯度间移纱后的纱线排布示意图。 [0036]图10为本发明实施例1预制体的第四次纱线运动示意图。 [0037]图11为本发明实施例2的预制体外形示意图。 [0038]图12为本发明实施例2预制体的纱线初始排布示意图。 [0039]图13为本发明实施例2预制体的第一次纱线运动示意图。 [0040]图14为本发明实施例2预制体的第一次梯度间移纱示意图。 [0041]图15为本发明实施例2预制体的第一次梯度间移纱后的纱线排布示意图。 [0042]图16为本发明实施例1预制体的第二次纱线运动示意图。 [0043]图17为本发明实施例2预制体的第三次纱线运动示意图。 [0044]图18为本发明实施例2预制体的第二次梯度间移纱示意图。 [0045]图19为本发明实施例2预制体的第二次梯度间移纱后的纱线排布示意图。 [0046]图20为本发明实施例2预制体的第四次纱线运动示意图。 具体实施方式 [0047]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。 [0048]实施例1 [0049]本实施提供一种截面形状如图2所示的变截面三维多向预制体，其制备方法包括以下步骤： [0050](1)预制体区域划分及纱线阵列分布：如图1所示，虚拟平面1-1将预制体分为A、B两部分。A部分对应的纱线阵列数为8层5列，B部分对应的纱线阵列数为10层4列，A、B两部分纱线初始排布如图2所示。 [0051](2)第一次纱线运动：如图3所示。8层5列纱线阵列中的第1层、第8层不动，第2、4、6层纱线沿着层向向右移动一个纱锭位置、第3、5、7层纱线沿着层向向左移动一个纱锭位置，形成8层6列的纱线阵列；10层4列纱线阵列中的第1层、第10层不动，第2、4、6、8层纱线沿着层向向右移动一个纱锭位置、第3、5、7、9层纱线沿着层向向左移动一个纱锭位置，形成10层5列的纱线阵列。 [0052](3)第一次梯度间移纱：如图4所示，将8层6列纱线阵列中第6列第2、4、6层上的纱线平行移动到10层纱线阵列中第2列的第2、4、6层空位上，将10层5列纱线阵列中第1列第3、5、7层上的纱线平行移动到8层6列纱线阵列中第5列第3、5、7层空位上，将10层5列纱线阵列中第1列第9层上的纱线移动到第2列第8层空位上，移纱后的纱线排布见图5。 [0053](4)第二次纱线运动：如图6所示。8层5列纱线阵列中的第2列、第4列向下运动一个纱锭位置，第3列、第5列向上运动一个纱锭位置；10层4列纱线阵列中的第1列、第3列向下运动一个纱锭位置，第2列向上运动一个纱锭位置。 [0054](5)第三次纱线运动：如图7所示。8层5列纱线阵列中第1层、第8层不动，第2、4、6层纱线沿着层向向左移动一个纱锭位置，第3、5、7层纱线沿着层向向右移动一个纱锭位置，形成8层6列的纱线阵列；10层4列纱线阵列中第1层、第10层不动，第2、4、6、8层纱线沿着层向向左移动一个纱锭位置，第3、5、7、9层纱线沿着层向向右移动一个纱锭位置，形成10层5列的纱线阵列。 [0055](6)第二次梯度间移纱：如图8所示，将8层6列纱线阵列中第6列第3、5、7层上的纱线平行移动到10层纱线阵列中第2列的第3、5、7层的空位上，将10层5列纱线阵列中第1列第2、4、6层列上的纱线平行移动到8层纱线阵列中第5列第2、4、6层空位上，将10层纱线阵列中第1列第8层上的纱线移动到第2列第9层空位上，移纱后的纱线排布见图9。 [0056](7)第四次纱线运动：如图10所示。8层5列纱线阵列中的第2列、第4列向上运动一个纱锭位置，第3列、第5列向下运动一个纱锭位置；10层4列纱线阵列中的第1列、第3列向上运动一个纱锭位置，第2列向下运动一个纱锭位置。 [0057](8)打紧运动：打紧机构将纱线交织点打紧到所需的高度。 [0058](9)重复所述工艺步骤(2)～(8)至所需长度，即得截面如图1所示的预制体。 [0059]实施例2 [0060]本实施例提供一种截面形状如图11所示的变截面三维多向预制体，其制备方法包括以下步骤： [0061](1)预制体区域划分及纱线阵列分布：如图11所示，虚拟平面2-1、2-2将预制体分为A1、B1、C1三部分。A1、B1、C1三部分的纱线阵列数分别为5层4列、7层4列和5层4列，纱线初始排布如图12所示。 [0062](2)第一次纱线运动：如图13所示，A1部分及C1部分的6层4列纱线阵列中第1层、第5层不动，第2、4层纱线沿着层向向左移动一个纱锭位置、第3层纱线沿着层向向右移动一个纱锭位置，形成5层5列的纱线阵列；B1部分的7层4列纱线阵列中第1层、第7层不动，第2、4、6层纱线沿着层向向左移动一个纱锭位置、第3、5层纱线沿着层向向右移动一个纱锭位置，形成7层6列的纱线阵列。 [0063](3)第一次梯度间移纱：如图14所示，将A1部分的5层5列纱线阵列中第5列第3层上的纱线平行移动到B1部分7层6列纱线阵列中第2列的第5层空位上，将B1部分7层6列纱线阵列中第1列第4、6层上的纱线平行移动到A1部分的5层5列纱线阵列中第4列第2、4层空位上，将B1部分7层6列纱线阵列中第1列第2层上的纱线移动到第2列第3层空位上；同时，将C1部分的5层5列纱线阵列中第1列第2、4层上的纱线平行移动到B1部分7层6列纱线阵列中第5列的第4、6层空位上，将B1部分7层6列纱线阵列中第6列第5层上的纱线平行移动到C1部分的5层5列纱线阵列中第2列第3层空位上，将7层6列纱线阵列中第6列第3层上的纱线移动到第5列第2层空位上，移纱后的纱线排布见图15。 [0064](4)第二次纱线运动：如图16所示，A1部分的5层4列纱线阵列中的第3列向下运动一个纱锭位置，第2列、第4列向上运动一个纱锭位置；B1部分的7层4列纱线阵列中的第1列、第3列向下运动一个纱锭位置，第2列、第4列向上运动一个纱锭位置；C1部分的5层4列纱线阵列中的第1列、第3列向下运动一个纱锭位置，第2列向上运动一个纱锭位置。 [0065](5)第三次纱线运动：如图17所示，A1部分及C1部分的5层4列纱线阵列中第1层、第5层不动，第2、4层纱线沿着层向向右移动一个纱锭位置、第3层纱线沿着层向向左移动一个纱锭位置，形成5层5列的纱线阵列；B1部分的7层4列纱线阵列中第1层、第7层不动，第2、4、6层纱线沿着层向向右移动一个纱锭位置、第3、5层纱线沿着层向向左移动一个纱锭位置，形成7层6列的纱线阵列。 [0066](6)第二次梯度间移纱：如图18所示，将A1部分的5层5列纱线阵列中第5列第2、4层上的纱线平行移动到B1部分的7层6列纱线阵列中第2列的第4、6层空位上，将B1部分的7层6列纱线阵列中第1列第5层上的纱线平行移动到A1部分的5层5列纱线阵列中第4列第3层空位上，将B1部分的7层6列纱线阵列中第1列第3层上的纱线移动到第2列第2层空位上；同时，将C1部分的5层5列纱线阵列中第1列第3层上的纱线平行移动到B1部分的7层6列纱线阵列中第5列的第5层空位上，将B1部分的7层6列纱线阵列中第6列第4、6层上的纱线平行移动到C1部分的5层5列纱线阵列中第2列第2、4层空位上，将B1部分的7层6列纱线阵列中第6列第2层上的纱线移动到第5列第3层空位上，移纱后的纱线排布见图19。 [0067](7)第四次纱线运动：如图20所示，A1部分的5层4列纱线阵列中的第2列、第4列向下运动一个纱锭位置，第3列向上运动一个纱锭位置；B1部分的7层4列纱线阵列中的第2列、第4列向下运动一个纱锭位置，第1列、第3列向上运动一个纱锭位置；C1部分的5层4列纱线阵列中的第2列向下运动一个纱锭位置，第1列、第3列向上运动一个纱锭位置。 [0068](8)打紧运动：打紧机构将纱线交织点打紧到所需的高度。 [0069](9)重复所述工艺步骤(2)～(8)至所需长度，即得截面如图11所示的预制体。 [0070]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。