復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)

復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)RevisedbyPetrelat2023復(fù) 合 材 料 鋪 層 設(shè) 計(jì)層合板。復(fù)合材料層壓構(gòu)造件的根本單元正是這種按各種不同鋪層設(shè)計(jì)要素組成的層合板。計(jì)的根本原理和方法，也介紹復(fù)合材料構(gòu)造在構(gòu)造中的應(yīng)用。一、層合板及其表示方法(1)鋪層及其方向的表示鋪層是層合板的根本構(gòu)造單元，其厚度很薄，通常約為0.1～0.3mm。鋪層中增加纖維的方向或織物徑向纖維方向?yàn)椴牧系闹鞣较颉?向：即縱向〕；垂直于增加纖維方向或織物的緯向纖維方向?yàn)椴牧系牧硪粋€(gè)主方向〔2向：即橫向〕。1—2坐標(biāo)系為材料的主坐標(biāo)系，又稱正軸坐標(biāo)系，鋪層是有方向性的。鋪層的方向用纖維的鋪向角〔鋪層角〕θ表示。所謂鋪向角〔鋪層角〕〔2〕層合板的表示方法二、單層復(fù)合材料的力學(xué)性能單層的力學(xué)性能是復(fù)合材料的根本力學(xué)性能，即材料工程常數(shù)。由于單層很薄，一般僅考慮單層的面內(nèi)力學(xué)性能，故假設(shè)為平面應(yīng)力狀態(tài)。單層在材料主軸坐標(biāo)系中通常是正交各向異性材料，在其主方向上某一點(diǎn)處的正應(yīng)變?chǔ)?、ε2只與該點(diǎn)處的正應(yīng)力σ1、σ2有關(guān)，而與剪應(yīng)力τ12無(wú)關(guān)；同時(shí)，該點(diǎn)處剪應(yīng)變?chǔ)靡矁H與剪應(yīng)力τ12

有關(guān)，而與正應(yīng)力無(wú)關(guān)。21 9個(gè)：縱向和橫向彈性模量Ε1和Ε2主泊松比縱橫剪切彈性模量G12，共四個(gè)彈性常數(shù)；還有縱向拉伸和壓縮強(qiáng)度X1、X，橫向拉伸Y、Y，S9個(gè)工程常數(shù)21 1 過(guò)單向?qū)雍习宓膯屋S試驗(yàn)確定的。通常狀況下，單層力學(xué)性能有明顯的方向性，與增加纖維的方向親熱相關(guān)，即?Ε>>Ε，X>>Y1 X1≠X2，Y1≠Y2；縱橫剪切性能與拉伸、壓縮性能無(wú)關(guān)，即S與X、Y無(wú)關(guān)。單層的性能不能替代實(shí)際使用的層合復(fù)合材料的性能。一般還應(yīng)給定材料所含的纖維量，通常用纖維所占的體積百分比V來(lái)表示。V稱為60%左右。三、復(fù)合材料構(gòu)造的制造與成形工藝制造與成形工藝的分類、特點(diǎn)與適用范圍RTMRTM(VRTM)RTM〔DP–RTM〕、熱膨脹RTM〔TERTM〕RTM〔ARTM〕RTM〔CRTM〕等。常用的成形工藝方法?熱壓罐成形真空袋成形法軟模成形法纏繞法成形5)樹(shù)脂轉(zhuǎn)移模塑成形法〔RTM〕這是一種可不承受預(yù)浸料，并在很大程度上不承受熱壓罐的成形方法。RTM的過(guò)樹(shù)脂注射法、樹(shù)脂反響性注射法、彌撒樹(shù)脂粉末法6〕樹(shù)脂膜熔浸成形〔RFI〕工藝復(fù)合材料構(gòu)造件的機(jī)械加工成形脫模的復(fù)合材料構(gòu)造件,由于工藝與裝配的緣由需要在零件上開(kāi)口或進(jìn)展邊緣切割與修磨,因此對(duì)其進(jìn)展切割加工是不行避開(kāi)的。成形復(fù)合材料構(gòu)造切割加為防止總體變形，必要時(shí)應(yīng)將零件固定在型架上進(jìn)展切割。切割與修磨過(guò)程等方法，每種方法均有其優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)要求、現(xiàn)有條件限制和本錢(qián)要求，選擇適宜的加工方法。四、復(fù)合材料構(gòu)造的質(zhì)量把握?工序的質(zhì)量治理和成品的質(zhì)量治理，前者是復(fù)合材料構(gòu)造制造質(zhì)量凹凸的關(guān)鍵。?工序的質(zhì)量治理包括廠房等環(huán)境治理、人員及作業(yè)治理和成形過(guò)程治理等環(huán)質(zhì)量流程卡〔工序質(zhì)量把握〕構(gòu)成了質(zhì)量科學(xué)治理方法的主要內(nèi)容。?是成形工藝質(zhì)量保證的根底。對(duì)于常規(guī)零件和構(gòu)件其作業(yè)流程大致為：TRM成形工藝、電子束固化技術(shù)、自動(dòng)下料技術(shù)、自動(dòng)鋪絲束帶技術(shù)等。五、復(fù)合材料構(gòu)造設(shè)計(jì)的一般要求與設(shè)計(jì)步驟復(fù)合材料構(gòu)造設(shè)計(jì)的一般要求點(diǎn)，進(jìn)展復(fù)合材料構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)考慮以下幾項(xiàng)要求。①?gòu)?fù)合材料構(gòu)造按許用應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)構(gòu)造時(shí)，承受使用載荷設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)載荷校核的有足夠的強(qiáng)度和剛度，在設(shè)計(jì)載荷下，1。②在確定復(fù)合材料構(gòu)造設(shè)計(jì)許用值時(shí)，必需考慮環(huán)境對(duì)材料性能的影響。環(huán)境溫度、濕度以及在生產(chǎn)和使用中可能消滅的最大不行見(jiàn)沖擊損傷。③復(fù)合材料構(gòu)造的安全水平，不能低于同類金屬構(gòu)造。④復(fù)合材料構(gòu)造中，應(yīng)特別留意防止與金屬零件接觸時(shí)的電偶腐蝕。⑤由于復(fù)合材料的導(dǎo)電性能遠(yuǎn)不如金屬材料高，對(duì)復(fù)合材料飛行器構(gòu)造必需進(jìn)設(shè)備艙必需進(jìn)展防靜電起火和防電磁屏蔽的防護(hù)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證試驗(yàn)。⑥應(yīng)盡量將復(fù)合材料構(gòu)造設(shè)計(jì)成整體件，并承受共固化或二次固化、二次膠接問(wèn)題。工藝性等方面還有一些不同于金屬構(gòu)造的特別要求，設(shè)計(jì)時(shí)均應(yīng)考慮。復(fù)合材料構(gòu)造設(shè)計(jì)的步驟材料的機(jī)械性能、使〔如樹(shù)脂體系的固化溫度、固化時(shí)間和工藝方法〕等因素。由于進(jìn)展考慮與評(píng)估。材料試樣、元件、組合件和部件四個(gè)層次積木式方法的驗(yàn)證試驗(yàn)，在保證復(fù)合材料構(gòu)造滿足構(gòu)造設(shè)計(jì)要求方面占有重要地位。設(shè)計(jì)條件包括對(duì)構(gòu)造的性能要求、載荷狀況、環(huán)境條件和工藝條件等四個(gè)方為沖擊載荷和交變載荷。沖擊是碰撞引起的載荷，它對(duì)復(fù)合材料極易造成損