碳纖維復(fù)合材料層壓板的設(shè)計(jì)原則

　　碳纖維復(fù)合材料(Material)是由碳纖維和其它基體材料(Material)通過(tōng guò)復(fù)合工藝制成的，有著高比強(qiáng)度、高比模量以及高減震性，性能優(yōu)越，使用在多個(gè)領(lǐng)域。它是一種各向異性材料(Material)，在成型設(shè)計(jì)的時(shí)候特別要注意(attention)鋪層的設(shè)計(jì)。這篇文章小編就來講一下碳纖維復(fù)合材料層壓板的設(shè)計(jì)原則。

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  　　1、鋪層定向原則：鋪層角的種類應(yīng)盡量最大化減少，在實(shí)際應(yīng)用中，0°、±45°和90°四種鋪層角度應(yīng)用最多。碳纖維制品就是指以碳纖維預(yù)浸布為原材料，通過不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。碳纖維復(fù)合材料此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家（美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)），對(duì)于向中國(guó)輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前，我國(guó)碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口，還受到發(fā)達(dá)國(guó)家的嚴(yán)格控制。
  　　2、按載荷選擇(xuanze)鋪層取向原則：纖維方向盡量與外載荷的方向一致。碳纖維復(fù)合材料在之前還有一種說法是，碳纖維制品與同等質(zhì)量的金屬材料相比，碳纖維的強(qiáng)度等于金屬?gòu)?qiáng)度的12陪。
  　　3、均衡對(duì)稱鋪設(shè)原則：碳纖維復(fù)合材料(Material)具有藕變現(xiàn)象，如果結(jié)構(gòu)為非對(duì)稱均衡鋪設(shè)，固化后會(huì)產(chǎn)生耦合變形，而對(duì)稱鋪設(shè)不會(huì)產(chǎn)生耦合變形。

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  　　4、鋪層最小比例原則：為了防止基體受力，最大化減少濕熱應(yīng)力，對(duì)于方向?yàn)?°、±45°和90°的鋪層，比例一般都要大于10%。碳纖維復(fù)合材料此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家（美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)），對(duì)于向中國(guó)輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前，我國(guó)碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口，還受到發(fā)達(dá)國(guó)家的嚴(yán)格控制。碳纖維手機(jī)殼是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。
  　　5、變厚設(shè)計(jì)原則：為了避免厚度突變引起的應(yīng)力集中，變厚鋪層設(shè)計(jì)時(shí)鋪層數(shù)應(yīng)按照臺(tái)階數(shù)逐漸變化。各層臺(tái)階差要相等且寬度不小于2.5mm。結(jié)構(gòu)表層采用連續(xù)鋪層避免臺(tái)階處分層破壞(vandalism)。
  　　6、沖擊載荷處設(shè)計(jì)原則：在碳纖維板容易受沖擊的部件，要有足夠的45°鋪層來擴(kuò)散載荷，足夠的0°鋪層來承受局部沖擊載荷。
  　　碳纖維復(fù)合材料(Material)層壓板用途廣泛，可用于無人機(jī)部件、醫(yī)療CT板、機(jī)械零部件等。上圖為為國(guó)內(nèi)一家知名醫(yī)療器械商訂制的一款醫(yī)療板，紋路清晰整齊，表面光潔，無雜質(zhì)、白點(diǎn)、劃痕、凹坑、針孔，厚度公差上要保持在±0.05mm以內(nèi)，X射線的透過率高達(dá)96％。碳纖維板的鋪層設(shè)計(jì)