碳纤维板的铺层设计

日期：2016-07-04 17:11阅读次数：

　　当代高科技产物大多出自军事领域，碳纤维复合材料也不例外，上世纪50年代美苏冷战，出于武器战略的需要，开始使用它并取得显著的效果。随着时代的发展，现在碳纤维复合材料不仅在军事领域有使用，体育用品、汽车高铁、机械制造等民用领域也随处可以看到它的身影。在其制品制造的过程中，铺层设计是很关键的一步。

（图示：碳纤维复合材料层压板）

　　合理的铺层角度，可优化局部件的力学性能以及其它性能，目前常用的铺层角都为0°、45°、90°、135°，如果铺层角度设计不合理，碳纤维的材料优势就无法体现，成本也会增加。下面以层压板为例重点介绍一下：

　　1、铺层角的均衡性。为了减少复合材料部件固化过程中产生的残余应力以及翘曲变形，层压板的铺层在承载方向应该是均衡的，例如对于一个+α°角的铺层，应存在一个-α°的铺层与之对应。

　　2、同一铺层方向的数量要求。为了抵制泊松效应，层压板中同方向的铺层数推荐值在8%~67%之间。如果出于特殊需要，层压板的铺层全部为45°/135°，这将是例外情况。但上面出现的情况应该符合应力准则以及相应的生产制造规范。

　　3、铺层的对称性。为了减少固化过程中的变形，整体铺层顺序应该在层压板结构铺层中心线两侧对称，中心线一般位于层压板的中部区域。

　　4、铺层角的均匀分布。为确保均匀的铺层顺序，不间的铺层角度应该在铺层顺序中均匀分布。例如推荐采用铺层(45°/90°/135°/0°/0°/45°/0°/135°/0°/0°/90°/0°/45°/0°/135°)s，90°均匀分布于层压板之间。

　　5、限制最大连续铺层数。为了减少形成微裂纹，应限制同一铺设角度的最大连续铺层数。推荐铺层中同一铺设角度的最大连续层数小于4，并且连续同角度铺层厚度应小于1mm。

　　铺层设计只是碳纤维复合材料成型工艺中的一小步，想了解更多相关内容推荐威盛官网的《碳纤维制品的成型工艺有几种》、《碳纤维树脂复合材料的成型方法》。比起传统材料，碳纤维复合材料更轻、强度更高，它的广泛使用让我们的生活变得更加美好。