复合材料铺层设计

复合材料铺层设计RevisedbyPetrelat2023复 合 材 料 铺 层 设 计层合板。复合材料层压构造件的根本单元正是这种按各种不同铺层设计要素组成的层合板。计的根本原理和方法，也介绍复合材料构造在构造中的应用。一、层合板及其表示方法(1)铺层及其方向的表示铺层是层合板的根本构造单元，其厚度很薄，通常约为0.1～0.3mm。铺层中增加纤维的方向或织物径向纤维方向为材料的主方向〔1向：即纵向〕；垂直于增加纤维方向或织物的纬向纤维方向为材料的另一个主方向〔2向：即横向〕。1—2坐标系为材料的主坐标系，又称正轴坐标系，铺层是有方向性的。铺层的方向用纤维的铺向角〔铺层角〕θ表示。所谓铺向角〔铺层角〕〔2〕层合板的表示方法二、单层复合材料的力学性能单层的力学性能是复合材料的根本力学性能，即材料工程常数。由于单层很薄，一般仅考虑单层的面内力学性能，故假设为平面应力状态。单层在材料主轴坐标系中通常是正交各向异性材料，在其主方向上某一点处的正应变ε1、ε2只与该点处的正应力σ1、σ2有关，而与剪应力τ12无关；同时，该点处剪应变γ也仅与剪应力τ12

有关，而与正应力无关。21 9个：纵向和横向弹性模量Ε1和Ε2主泊松比纵横剪切弹性模量G12，共四个弹性常数；还有纵向拉伸和压缩强度X1、X，横向拉伸Y、Y，S9个工程常数21 1 过单向层合板的单轴试验确定的。通常状况下，单层力学性能有明显的方向性，与增加纤维的方向亲热相关，即?Ε>>Ε，X>>Y1 X1≠X2，Y1≠Y2；纵横剪切性能与拉伸、压缩性能无关，即S与X、Y无关。单层的性能不能替代实际使用的层合复合材料的性能。一般还应给定材料所含的纤维量，通常用纤维所占的体积百分比V来表示。V称为60%左右。三、复合材料构造的制造与成形工艺制造与成形工艺的分类、特点与适用范围RTMRTM(VRTM)RTM〔DP–RTM〕、热膨胀RTM〔TERTM〕RTM〔ARTM〕RTM〔CRTM〕等。常用的成形工艺方法?热压罐成形真空袋成形法软模成形法缠绕法成形5)树脂转移模塑成形法〔RTM〕这是一种可不承受预浸料，并在很大程度上不承受热压罐的成形方法。RTM的过树脂注射法、树脂反响性注射法、弥撒树脂粉末法6〕树脂膜熔浸成形〔RFI〕工艺复合材料构造件的机械加工成形脱模的复合材料构造件,由于工艺与装配的缘由需要在零件上开口或进展边缘切割与修磨,因此对其进展切割加工是不行避开的。成形复合材料构造切割加为防止总体变形，必要时应将零件固定在型架上进展切割。切割与修磨过程等方法，每种方法均有其优缺点，应依据设计要求、现有条件限制和本钱要求，选择适宜的加工方法。四、复合材料构造的质量把握?工序的质量治理和成品的质量治理，前者是复合材料构造制造质量凹凸的关键。?工序的质量治理包括厂房等环境治理、人员及作业治理和成形过程治理等环质量流程卡〔工序质量把握〕构成了质量科学治理方法的主要内容。?是成形工艺质量保证的根底。对于常规零件和构件其作业流程大致为：TRM成形工艺、电子束固化技术、自动下料技术、自动铺丝束带技术等。五、复合材料构造设计的一般要求与设计步骤复合材料构造设计的一般要求点，进展复合材料构造设计时，还应考虑以下几项要求。①复合材料构造按许用应变设计构造时，承受使用载荷设计、设计载荷校核的有足够的强度和刚度，在设计载荷下，1。②在确定复合材料构造设计许用值时，必需考虑环境对材料性能的影响。环境温度、湿度以及在生产和使用中可能消灭的最大不行见冲击损伤。③复合材料构造的安全水平，不能低于同类金属构造。④复合材料构造中，应特别留意防止与金属零件接触时的电偶腐蚀。⑤由于复合材料的导电性能远不如金属材料高，对复合材料飞行器构造必需进设备舱必需进展防静电起火和防电磁屏蔽的防护设计和验证试验。⑥应尽量将复合材料构造设计成整体件，并承受共固化或二次固化、二次胶接问题。工艺性等方面还有一些不同于金属构造的特别要求，设计时均应考虑。复合材料构造设计的步骤材料的机械性能、使〔如树脂体系的固化温度、固化时间和工艺方法〕等因素。由于进展考虑与评估。材料试样、元件、组合件和部件四个层次积木式方法的验证试验，在保证复合材料构造满足构造设计要求方面占有重要地位。设计条件包括对构造的性能要求、载荷状况、环境条件和工艺条件等四个方为冲击载荷和交变载荷。冲击是碰撞引起的载荷，它对复合材料极易造成损