碳纖維板的鋪層設(shè)計(jì)

　　當(dāng)代高科技產(chǎn)物大多出自軍事領(lǐng)域，碳纖維復(fù)合材料也不例外，上世紀(jì)50年代美蘇冷戰(zhàn)，出于武器戰(zhàn)略的需要，開始使用它并取得顯著的效果。隨著時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)在碳纖維復(fù)合材料不僅在軍事領(lǐng)域有使用，體育用品、汽車高鐵、機(jī)械制造等民用領(lǐng)域也隨處可以看到它的身影。在其制品制造的過程中，鋪層設(shè)計(jì)是很關(guān)鍵的一步。
 

（圖示：碳纖維復(fù)合材料層壓板）
 

　　合理的鋪層角度，可優(yōu)化局部件的力學(xué)性能以及其它性能，目前常用的鋪層角都為0°、45°、90°、135°，如果鋪層角度設(shè)計(jì)不合理，碳纖維的材料優(yōu)勢(shì)就無法體現(xiàn)，成本也會(huì)增加。下面以層壓板為例重點(diǎn)介紹一下：
 

　　1、鋪層角的均衡性。為了減少?gòu)?fù)合材料部件固化過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力以及翹曲變形，層壓板的鋪層在承載方向應(yīng)該是均衡的，例如對(duì)于一個(gè)+α°角的鋪層，應(yīng)存在一個(gè)-α°的鋪層與之對(duì)應(yīng)。
 

　　2、同一鋪層方向的數(shù)量要求。為了抵制泊松效應(yīng)，層壓板中同方向的鋪層數(shù)推薦值在8%~67%之間。如果出于特殊需要，層壓板的鋪層全部為45°/135°，這將是例外情況。但上面出現(xiàn)的情況應(yīng)該符合應(yīng)力準(zhǔn)則以及相應(yīng)的生產(chǎn)制造規(guī)范。
 

　　3、鋪層的對(duì)稱性。為了減少固化過程中的變形，整體鋪層順序應(yīng)該在層壓板結(jié)構(gòu)鋪層中心線兩側(cè)對(duì)稱，中心線一般位于層壓板的中部區(qū)域。
 

　　4、鋪層角的均勻分布。為確保均勻的鋪層順序，不間的鋪層角度應(yīng)該在鋪層順序中均勻分布。例如推薦采用鋪層(45°/90°/135°/0°/0°/45°/0°/135°/0°/0°/90°/0°/45°/0°/135°)s，90°均勻分布于層壓板之間。
 

　　5、限制最大連續(xù)鋪層數(shù)。為了減少形成微裂紋，應(yīng)限制同一鋪設(shè)角度的最大連續(xù)鋪層數(shù)。推薦鋪層中同一鋪設(shè)角度的最大連續(xù)層數(shù)小于4，并且連續(xù)同角度鋪層厚度應(yīng)小于1mm。
 

　　鋪層設(shè)計(jì)只是碳纖維復(fù)合材料成型工藝中的一小步，想了解更多相關(guān)內(nèi)容推薦威盛官網(wǎng)的《碳纖維制品的成型工藝有幾種》、《碳纖維樹脂復(fù)合材料的成型方法》。比起傳統(tǒng)材料，碳纖維復(fù)合材料更輕、強(qiáng)度更高，它的廣泛使用讓我們的生活變得更加美好。