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亚博体育官网下载苹果复合材料结构设计要点(2)

放大字体??缩小字体 发布日期:2017-04-12??浏览次数:3607
核心提示:铺层结构铺层结构是亚博体育官网下载苹果复合材料结构设计的关键,如何把单层结构的优异性能传递到复合材料结构部件上,铺层结构起到承上启下的

铺层结构

铺层结构是亚博体育官网下载苹果复合材料结构设计的关键,如何把单层结构的优异性能传递到复合材料结构部件上,铺层结构起到承上启下的作用。关于复合材料铺层应注意以下几点:

  • 1. 树脂是亚博体育官网下载苹果复合材料力学性能的短板,所以尽量避免将载荷直接加到层间或者树脂之间。也就是说,0°、±45°、90°的纤维都要有,否则载荷会将部件从没有纤维排布的方向撕裂。

  • 2. 为了防止层合板边缘开裂,尽量避免重复单一方向的铺层,设计时最多不超过5层。

  • 3. 为了防止最外层铺层的剥离,在部件的主载荷方向,应铺放±45°纤维,而不能铺放0°和90°纤维。另外,避免最外层铺层间断或不完整。

  • 4. 若使用非对称铺层,每层因同方向上热膨胀系数不同会出现翘曲,因此,一般要采用对称铺层。

  • 5. 当增加补强铺层时,每层阶梯最少要3.8-6.4mm,附加铺层也应尽量采用对称铺层。


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连接

亚博体育官网下载苹果复合材料部件开发过程中,不太可能都采用整体成型技术,需要进行部件与部件之间的连接的,则需要对连接形式进行设计。

一般来讲,亚博体育官网下载苹果复合材料部件的连接有三种形式:机械连接、胶结连接、混合连接。机械连接适用于连接件厚度大、可靠性要求较高、传递较大集中载荷的情况。胶结主要是利用粘结剂将零件连接成不可拆分的整体。

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混合连接是胶结和机械连接的组合,它可以提高抗剥离、抗冲击、抗疲劳、抗蠕变等性能。


疲劳与冲击损伤

复合材料的疲劳与金属材料相比,必须考虑温度、湿度、冲击损伤等因素。大多数情况下,冲击损伤在结构设计中覆盖了疲劳问题。

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疲劳

一般情况下,复合材料的拉伸疲劳优于金属。在正交层合板时疲劳或交变载荷作用下的开裂相对稳定,比金属开裂扩展的慢。对复合材料必须注意受冲击后的压缩、剪切以及层间剪切在交变载荷作用下,引起的疲劳破坏。疲劳引起的早期破坏要因如下:

  • 1. 缺口,尖角

  • 2. 截面突变

  • 3. 突起

  • 4. 极端的偏心载荷

  • 5. 螺栓连接接头

  • 6. 快速摆动

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冲击损伤

对于亚博体育官网下载苹果复合材料结构,一般应将CAI强度(冲击后压缩强度)作为设计参数之一。飞机上确定损伤容限就是这么考虑的。损伤容限就是部件中允许的损伤范围,如果超出这个限度,损伤将会显着影响部件的性能。亚博体育官网下载苹果复合材料的冲击损伤容限必须在可检测到的范围内,作为设计参数之一加以考虑。

即使存在肉眼不可见的损伤,也要确保结构不发生CAI强度的下降。改善冲击损伤的损伤容限,可以在亚博体育官网下载苹果材料中加入芳纶纤维或者玻璃纤维

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