复合材料层合板设计的一般原则是什么

发布时间:2022-01-19 06:45:49

来源:ladbrokes官网中国 作者:ladbrokes官网中文网

  层合板设计的一般原则 (1)均衡对称铺设原则 除了特殊需要外,结构一般均设计成均衡对称层合板形式,以避免拉-剪、拉-弯耦合而引起固化后的翘曲变形。如果设计需要采用非对称或非均衡铺层,应考虑工艺变形限制。将非对称和非均衡铺层靠近33e59b9ee7ad9中面,可减小层合板工艺变形。 (2)铺层定向原则 在满足受力的情况下,铺层方向数应尽量少,以简化设计和施工的工作量。一般多选择 0°、 90° 和 ±45°等4种铺层方向。如果需要设计成准各向同性层合板,可采用 或 层合板。对于采用缠绕成形工艺制造的结构,铺层角(缠绕角)不受上述 角度的限制,但一般采用 缠绕角。 (3)铺层取向按承载选取原则 铺层的纤维轴向应与内力的拉压方向一致,以最大限度利用纤维轴向的高性能。具体地说,如果承受单轴向拉伸或压缩载荷,纤维铺设方向一致;如果承受双轴向拉伸或压缩载荷,纤维方向按受载方向 0°、90°正交铺设;如果承受剪切载荷,纤维方向按 +45°、 -45°成对铺设;如果承受拉伸(或压缩)和剪切的复合载荷情况,则纤维方向应按 0°、90°、+45°、-45°多向铺设。90°方向纤维用以改善横向强度,并调节层合板的泊松比。 (4)铺设顺序原则 主要从三方面考虑:应使各定向单层尽量沿层合板厚度均匀分布,避免将同一铺层角的铺层集中放置。如果不得不使用时,一般不超过4层,以减少两种定向层的开裂和边缘分层。如果层合板中含有 ±45° 层、 0° 层和 90° 层,应尽量在 +45° 层和 -45° 层之间用 0° 层或 90° 层隔开,在 0° 层和 90° 层之间用 +45° 层或 -45° 层隔开,并应避免将 90° 层成组铺放,以降低层间应力。对于暴露在外的层合板,在表面铺设织物或 ±45° 层,将具有较好的使用维护性,也可以改善层合板和压缩和抗冲击性能。另外,铺设顺序对层合板稳定性承载能力影响很大,这一因素也应考虑。 (5)铺层最小比例原则 为使复合材料的基体沿各个方向均不受载,对于由方向为 0° 、 90° 、 ±45° 铺层组成的层合板,其任一方向的最小铺层比例应≥6%~10% 。 (6)冲击载荷区设计原则 对于承受面内集中力冲击部位的层合板,要进行局部加强。应有足够多的纤维铺设在层合板的冲击载荷方向,以承受局部冲击载荷。还要配置一定数量与载荷方向成 ±45° 的铺层以便将集中载荷扩散。另外,还需采取局部增强措施,以确保足够的强度。对于使用中容易受到面外冲击的结构,其表面几层纤维应均布于各个方向,相邻层的夹角尽可能小,以减小基体受载的层间分层。对于仍不能满足抗冲击要求的部位,应局部采用混杂复合材料,如芳纶或玻璃纤维与碳纤维混杂。 (7)连接区设计原则 应使与钉载方向成±45°的铺层比例≥40%,与钉载方向一致的铺层比例大于25%,以保证连接区有足够的剪切强度和挤压强度,同时也有利于扩散载荷和减少孔 的应力集中。 (8)变厚度设计原则 在结构变厚度区域,铺层数递增或递减应形成台阶逐渐变化,因为厚度的突变会引起应力集中。要求每个台阶宽度相近且≥60°,台阶高度不超过宽度的1/10。然后在表面铺设连续覆盖层,以防止台阶外发生剥离破坏。 (9)开口区铺层原则 在结构开口区应使相邻铺层的夹角≤60°,以减少层间应力。开口形状应尽可能采用圆孔,因为圆孔边应力集中较小。若必须采用矩形孔,则拐角处要采用半径较大的圆角。另外在开口时,切断的纤维应尽可能少。

  这个东西多了去了,最主要的是铺层方式或者不同角度的铺层比例。 对于给定的材料,来几乎所有的设计都是围绕这两点来的源。看你是做静力学设计还是动力学设计或者其他,相应的原则可能略有出入…… 具体可以参考《复合材料结构设百计手册》,中航工业编写的,各种方向的设计原则说得挺详细的,虽然明显看得出那书是拼度凑出来的……

  参考这个 跟我们所学讲的一样…… 10.3.1 层合板设计的一般原则 (1)均衡对称铺设原则 除了特殊需要外,结构一般均设计成均衡对称层合板形式,以避免拉-剪、拉-弯耦合而引起固化后的翘曲变形。 (2)铺层定向原则 在满足受力的情况下,铺层方向数应尽量少,以简化设计和施工的工作量。一般多选择 0°、 90° 和 ±45°等4种铺层方向。 (3)铺层取向按承载选取原则 铺层的纤维轴向应与内力的拉压方向一致,以最大限度利用纤维轴向的高性能。 (4)铺设顺序原则 主要从三方面考虑:应使各定向单层尽量沿层合板厚度均匀分布,避免将同一铺层角的铺层集中放置。如果不得不使用时,一般不超过4层,以减少两种定向层的开裂和边缘分层。另外,铺设顺序对层合板稳定性承载能力影响很大,这一因素也应考虑。 (5)铺层最小比例原则 为使复合材料的基体沿各个方向均不受载,对于由方向为 0° 、 90° 、 ±45° 铺层组成的层合板,其任一方向的最小铺层比例应≥6%~10% 。 (6)冲击载荷区设计原则 对于承受面内集中力冲击部位的层合板,要进行局部加强。另外,还需采取局部增强措施,以确保足够的强度。 (7)连接区设计原则 应使与钉载方向成±45°的铺层比例≥40%,与钉载方向一致的铺层比例大于25%,以保证连接区有足够的剪切强度和挤压强度,同时也有利于扩散载荷和减少孔 的应力集中。 (8)变厚度设计原则 在结构变厚度区域,铺层数递增或递减应形成台阶逐渐变化,因为厚度的突变会引起应力集中。要求每个台阶宽度相近且≥60°,台阶高度不超过宽度的1/10。然后在表面铺设连续覆盖层,以防止台阶外发生剥离破坏。 (9)开口区铺层原则 在结构开口区应使相邻铺层的夹角≤60°,以减少层间应力。开口形状应尽可能采用圆孔,因为圆孔边应力集中较小。若必须采用矩形孔,则拐角处要采用半径较大的圆角。另外在开口时,切断的纤维应尽可能少。