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复合材料设计时初始尺寸

嘉峪检测网        2022-11-24 15:01

在完成了纤维类型、树脂体系以及加工工艺的选择之后, 就可以进行铺层配置的设计。首先需要通过微观力学分析或宏观机械性能测试,并且了解预期纤维体积比,从而确定基层性能。
 
然后,至于我们要选择什么样的铺层配置?进行该项目的首个起点是满足工程规范所需的基本工程特性或物理特性,例如通过铺层设计必须要满足所需的刚度、强度或热变形控制角度。
 
这些设计性能值可以根据基层性能进行测量,例如刚度比(Edesign/Eply)。该比率可用于确定下图中相对方向上的相对层数。
 
 
具有层角变化的强度和刚度比
举例来讲,假设需要0.6的平面内刚度比。只有少数铺层方向可以满足此刚度比要求;使用[0,±45,90]的铺层百分比,可能的铺层可以是[55,0,45]到[52,48,0],这会随着±45度铺层百分比而增加。
 
该方法在这一阶段通常不考虑层板在整个厚度中的位置,但建议采用以下指南来制定铺层的贯穿厚度配置:
 
0˚、90˚、±45˚铺层是承受纵向、横向和剪切载荷的最佳铺层,但尽量在每个方向上至少铺一层。
 
+45˚和-45˚层应直接接触,以实现层间剪切应力的最小化。
 
为了最大限度地减少翘曲和层间应力,层压板应与其中间平面对称。
 
应最大限度地减少因线性弹性行为引起的应力集中而导致失效。
 
在大多数层压板设计中,最后两层应为±45˚,因为它们可以将屈曲降至最低限度,并提供一定程度的表面损伤容限。
 
通过减少层间应力,可以提高整个层压板的强度。这是通过在整个层压板中重复使用亚层压板来实现的。
 
不能依赖地毯图进行最终强度计算。
 
始终计算层压板属性。
 
 

 
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