TFP工藝:纖維增強復合材料是“度身定造”的材料


    1. 纖維增強復合材料是“度身定造”的材料  
    連續纖維增強復合材料的一大特點是材料中纖維的各向異性特性,即只有當應力是沿著纖維方向存在的,才能大限度發揮出纖維的性能。而纖維方向和大應力角度之間已經存在的細微差別,將會大大降低材料的承載能力(如圖1所示)。.


     圖1:相對強度取決于負載和纖維取向之間的夾角大小。
    因此,設計者試圖按照終用戶的個體要求,使纖維取向順從復合材料構件中的應力場走向。這就是為什么我們叫它“定制化材料”的來由。  
    如今,現代化的計算手段(如,分析和數值計算方法)都是能夠幫助實現定性和定量確定部件的應力的輔助工具。如圖2顯示了借助限元分析產生的承受扭曲力部件的纖維應力分布情況。向量的方向和大小表明沿著纖維走向的應力場的方向,纖維的走向與這兩條曲線呈90度夾角。


     圖2顯示了借助限元分析產生的承受扭曲力部件的纖維應力分布情況。
    這種理想化的應力場和纖維定向排列方式,意味著纖維被排列于正負45°交替的方向。因此,應力的分布情況為:中心區的負荷比邊緣區高,因此制件的厚度也由中心向邊緣遞減。而對于傳統的半成品纖維增強材料,如方格布,多軸經編針織布和編織布,這種方法的可實施性還有待商榷。