碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

I III VI 八、、強(qiáng)度與剛度既然是構(gòu)造零件，那么設(shè)計(jì)者第一要考慮的是強(qiáng)度和剛度。零件在外力載荷的作用下，有抵擋變形與損壞的能力，可是這個(gè)能力又是有限度的。怎樣4定零件的使用載荷，不會(huì)高出零件的能力極限，是經(jīng)過(guò)資料力學(xué)計(jì)算得出。而零件的這個(gè)能力極限，就是碳纖維復(fù)合資料構(gòu)造設(shè)計(jì)者需要考慮的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)合理的搭配纖維和樹(shù)脂，優(yōu)化纖維排布，用最少的資料，知足設(shè)計(jì)需求，表達(dá)了復(fù)合資料設(shè)計(jì)者精深的技巧?？墒菦Q定復(fù)合資料強(qiáng)度與剛度的要素，不只與纖維和樹(shù)脂的種類(lèi)相關(guān)，還與碳纖維的鋪層方向以及層與層之間聯(lián)合搭配相關(guān)。由基體和加強(qiáng)資料復(fù)合而成的單層資料，其力學(xué)性能決定于組分資料的力學(xué)性能、相幾何（各相資料的形狀、散布、含量）和界面區(qū)的性能。由單層資料層合而成的層合體，其力學(xué)性能決定于單層資料的力學(xué)性能和鋪層幾何 （各單層的厚度、鋪設(shè)方向、鋪層序列 ）。最頂層構(gòu)造是指往常所說(shuō)的工程構(gòu)造或產(chǎn)品構(gòu)造，其力學(xué)性能決定于層合體的力學(xué)性能和構(gòu)造幾何。穩(wěn)固性除了強(qiáng)度與剛度要求，設(shè)計(jì)者還需考慮復(fù)合資料零件的失穩(wěn)，特別是對(duì)一些修長(zhǎng)桿構(gòu)造，在受壓時(shí)，應(yīng)當(dāng)能夠保證其原有的直線(xiàn)均衡狀態(tài)。對(duì)于一些框架構(gòu)造零件，假如鋪層不平均，也會(huì)產(chǎn)生翹曲失穩(wěn)，所以在制造過(guò)程中特別注意。最好采納對(duì)稱(chēng)鋪層，以防變形不平均。一般狀況下，在零件沒(méi)有抵達(dá)極限載荷之下，不一樣意產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象?？墒羌偃鐚?duì)于一些特別要求，能夠產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，那么設(shè)計(jì)過(guò)程中，要考慮失穩(wěn)過(guò)程不會(huì)所以影響極限載荷。鋪層構(gòu)造鋪層構(gòu)造是碳纖維復(fù)合資料構(gòu)造設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，怎樣把單層構(gòu)造的優(yōu)秀性能傳達(dá)到復(fù)合資料構(gòu)造零件上，鋪層構(gòu)造起到承前啟后的作用。對(duì)于復(fù)合資料鋪層應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：樹(shù)脂是碳纖維復(fù)合資料力學(xué)性能的短板，所以盡量防備將載荷直接加到層間或許樹(shù)脂之間。也就是說(shuō)，0°、±45°、90°的纖維都要有，否那么載荷會(huì)將零件從沒(méi)有纖維排布的方向扯破。2.為了防備層合板邊沿開(kāi)裂，盡量防備重復(fù)單調(diào)方向的鋪層，設(shè)計(jì)時(shí)最多不超出5層。3.為了防備最外層鋪層的剝離，在零件的主載荷方向，應(yīng)鋪放±45。纖維，而不可以鋪放0°和90°纖維。此外，防備最外層鋪層中斷或不完好。假定使用非對(duì)稱(chēng)鋪層，每層因同方向上熱膨脹系數(shù)不一樣會(huì)出現(xiàn)翹曲，所以，一般要采納對(duì)稱(chēng)鋪層。當(dāng)增添補(bǔ)強(qiáng)鋪層時(shí)，每層階梯最少要，附帶鋪層也應(yīng)盡量采納對(duì)稱(chēng)鋪層。I III VI 八、、連結(jié)碳纖維復(fù)合資料零件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，不太可能都采納整體成型技術(shù)，需要進(jìn)行零件與零件之間的連結(jié)的，那么需要對(duì)連結(jié)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般來(lái)講，碳纖維復(fù)合資料零件的連結(jié)有三種形式：機(jī)械連結(jié)、膠結(jié)連結(jié)、混淆連結(jié)。機(jī)械連聯(lián)合用于連結(jié)件厚度大、靠譜性要求較高、傳達(dá)較大集中載荷的狀況。膠結(jié)主假如利用粘結(jié)劑將零件連結(jié)成不行拆分的整體。搓頭方式 眄涯隆可II性房可II性房可直接瞄金屬屋撞用的王朗咐詳摟密位可重度使用滯物部件也可海接可尊律物不耍禾巡接理孔周iz敬j墊便于借雕合的襟堤操作方接很卷堤J刨空F力掌I域的牛志也姍狀混淆連結(jié)是膠結(jié)和機(jī)械連結(jié)的組合，它能夠提升抗剝離、抗與沖擊損害 “復(fù)合資料的疲憊與金屬資料對(duì)比，損害在構(gòu)造設(shè)計(jì)中覆蓋了疲憊問(wèn)題。疲憊 混淆連結(jié)是膠結(jié)和機(jī)械連結(jié)的組合，它能夠提升抗剝離、抗與沖擊損害 “復(fù)合資料的疲憊與金屬資料對(duì)比，損害在構(gòu)造設(shè)計(jì)中覆蓋了疲憊問(wèn)題。疲憊 因?yàn)閷?xiě)合材料精有的耕特柱酒向羿性.卜一定考慮溫度、濕度、沖.與樹(shù)成樣性!陞XI靠性差沖擊、抗疲彳擊損害等要素在完令皓還用;很有玲杏交搐期位、抗蠕變等性能。疲憊大部分狀況下，沖擊|C3氐時(shí)疲憊或交變載荷作用下的開(kāi)裂相對(duì)的壓縮、剪切以及層間剪切在交變載:部海#唯■r~GLi一般狀況下，復(fù)合資料的拉伸疲憊優(yōu)于金屬淄時(shí)疲憊或交變載荷作用下的開(kāi)裂相對(duì)的壓縮、剪切以及層間剪切在交變載:部海#唯■r~GLi極端的偏愛(ài)載荷螺栓連結(jié)接頭迅速搖動(dòng)沖擊損害對(duì)于碳纖維復(fù)合資料構(gòu)造，一般應(yīng)將CAI強(qiáng)度〔沖擊后壓縮強(qiáng)度〕作為設(shè)計(jì)參數(shù)之一。飛機(jī)上確立損害容限就是這么考慮的。損害容限就是零件中同意的損害范圍，假如高出這個(gè)限度，損害將會(huì)明顯影響零件的性能。碳纖維復(fù)合資料的沖擊損害容限一