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,有著高比強度、高比模量以及高減震性,性能優(yōu)越,使用在多個領(lǐng)域。它是一種各向異性材料(Material),在成型設(shè)計的時候特別要注意(attention)鋪層的設(shè)計。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)達的國家(美國、德國、日本、韓國),對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù),保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前,我國碳纖維以及碳纖維制品的進口,還受到發(fā)達國家的嚴(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,碳纖維的強度等于金屬強度的12陪。
3、均衡對稱鋪設(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)為非對稱均衡鋪設(shè),固化后會產(chǎn)生耦合變形,而對稱鋪設(shè)不會產(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,對于方向為0°、±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)達的國家(美國、德國、日本、韓國),對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù),保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前,我國碳纖維以及碳纖維制品的進口,還受到發(fā)達國家的嚴(yán)格控制。碳纖維手機殼是一種含碳量在95%以上的高強度、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)計時鋪層數(shù)應(yīng)按照臺階數(shù)逐漸變化。各層臺階差要相等且寬度不小于2.5mm。結(jié)構(gòu)表層采用連續(xù)鋪層避免臺階處分層破壞(vandalism)。
6、沖擊載荷處設(shè)計原則:在碳纖維板容易受沖擊的部件,要有足夠的45°鋪層來擴散載荷,足夠的0°鋪層來承受局部沖擊載荷。
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碳纖維復(fù)合材料(Material)層壓板用途廣泛,可用于無人機部件、醫(yī)療CT板、機械零部件等。上圖為為國內(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、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96%。碳纖維板的鋪層設(shè)計