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碳纤维复合材料结构设计要点(3)

发布日期:2018-08-20 00:00 来源:http://www.cedar-composites.com 点击:

碳纤维铺层规划
复合资料结构中的首要承载资料为纤维,纤维方向的可规划性是其特点之一。迄今为止,对预浸料铺叠成型复合资料结构中的纤维方向的界说都很抽象,一般仅仅规则了结构中某一点的纤维方向,其他纤维并行铺放。本课题根据对复合资料结构中某一组合单元在指定方向上应具有最大承载能力的要求,提出了纤维途径的概念,并由每层纤维并行摆放、接连纤维均布性、纤维面密度值固定的规则,引申出每层纤维的接连性和接连纤维均布性指标,提出了最大铺叠宽度和最小铺叠宽度的工艺参数,并针对一些典型曲面的纤维途径提出了铺叠工艺的施行办法。

 复合资料结构中的纤维途径

1、纤维途径的界说

飞行器复合资料结构的首要功能是传载和承载,由纤维和树脂组成。根据此,以0°为例,飞行器结构中复合资料结构中的纤维途径可界说为:某一层某一根的纤维途径都应与这一层的主应力共同。

在复合资料结构中,纤维是首要承载资料,纤维只要在张紧状态下才干接受最大载荷。纤维张紧时,其途径是曲面上最短的,而曲面上最短的距离必定是测地线。因而,关于图2中结构的某一层而言,以0°为例,结构的2 边遭到载荷时,这一层的每根纤维只要依照测地线散布和摆放时,才干使得纤维绷紧并接受最大载荷,即与此点主应力共同。

2、纤维面密度为定值时的纤维途径

1.1 纤维途径的界说

铺覆型面上的某一层纤维时,选用的是纤维面密度为定值、各束纤维并行摆放并有必定宽度的预浸料或帘子布,这儿不考虑预浸猜中并行纤维之间不能滑移的问题,即并行纤维之间可滑移。每层纤维的面密度为定值,所以有必定宽度的接连纤维在曲面上的摆放为主应力方向时,某些区域将有缝隙存在,这一区域只能由断纤维填充,并在此区域做恰当的补强。

曲面上复合资料的某一层的纤维面密度为定值时纤维的途径界说如下:先断定曲面上各个区域的接连纤维的宽度,此宽度有必要近似可展,按此宽度的方位在各个对应区域上做测地线,这些测地线即为这些接连纤维的途径,断纤维方向应尽量与接连纤维途径共同。

1.2  纤维之间不能滑移时纤维途径的界说

曲面上复合资料的某一层的纤维面密度为定值且预浸猜中的并行纤维之间不能滑移时,纤维的途径界说如下:先断定曲面上各个区域的接连纤维的宽度,且此宽度有必要近似可展,按此宽度的方位在各个对应区域上做测地线,这些测地线即为这些接连纤维的途径,断纤维方向应尽量与接连纤维途径共同。

因为纤维是有最小带宽的物质,在不交叠的状况下不可能彻底依照抱负的纤维途径铺放,在途径密布的当地就需要进行处理。如果零件厚度不增加,纤维经过这一截面的根数是必定的,因为截面面积的改变,所以这种处理只要是堵截纤维。 
这样,根据前面2 种界说,纤维在经过这一截面时可确保接连纤维数量的最大值。

(1)纤维途径的误差。

选定各个区域接连纤维的宽度对纤维方向的共同性具有影响,宽度越大,与对应测地线的违背就越大,标明纤维方向的共同性差。实际上纤维宽度为1 束纤维时,此误差最小。

(2)各个铺层接连纤维均布性。

同理,选定各个区域接连纤维的宽度对纤维接连性和断纤维的均布性也有影响,此宽度纤维方向的违背自然会影响到接连纤维的量,与纤维之间能滑移状况的接连纤维量误差大,标明纤维接连性差,断纤维的均布性也差;反之,标明纤维接连性好,断纤维的均布性也好。当为1 束纤维时,此误差最小。

(3)纤维的最小打开宽度。

纤维面密度为定值时,纤维的最小打开宽度为1 束纤维的宽度。显然,在此宽度下不必考虑纤维之间的滑移,这也是将纤维的最高功率充沛发挥出来的宽度,因为手艺铺覆这一宽度的功率太低,质量共同性也很难确保,因而发明了铺丝机。

 

 

 

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