根據碳纖維路徑設計碳纖維鋪層
碳纖維復合材料結構中的主要承載材料為纖維,纖維方向的可設計性是其特點之一。迄今為止,對預浸料鋪疊成型復合材料結構中的纖維方向的定義都很籠統,一般只是規定了結構中某一點的纖維方向,其余纖維并行鋪放。
本篇文章基于對碳纖維復合材料結構中某一組合單元在指定方向上應具有大承載能力的要求,提出了纖維路徑的概念,并由每層纖維并行排列、連續纖維均布性、纖維面密度值固定的規定,引申出每層纖維的連續性和連續纖維均布性指標,提出了大鋪疊寬度和小鋪疊寬度的工藝參數,并針對一些典型曲面的纖維路徑提出了鋪疊工藝的實施方法。
什么是纖維路徑
根據相關人員介紹,在復合材料結構中,纖維是主要承載材料,纖維只有在張緊狀態下才能承受大載荷。纖維張緊時,其路徑是曲面上短的,而曲面上短的距離一定是測地線。
以飛行器為例,在飛行器復合材料結構的主要功能是傳載荷承載,由纖維和樹脂組成,基于此,以0°為例,飛行器結構中復合材料中下纖維路徑可定義為:某一層某一根的纖維路徑都應與這一層的主應力一致。
纖維密度為定制時的纖維路徑
曲面上復合材料的某一層的纖維面密度為定值且預浸料中的并行纖維之間不能滑移時,纖維的路徑定義如下:先確定曲面上各個區域的連續纖維的寬度,且此寬度必須近似可展,按此寬度的位置在各個對應區域上做測地線,這些測地線即為這些連續纖維的路徑,斷纖維方向應盡量與連續纖維路徑一致。
由于纖維是有小帶寬的物質,在不交疊的情況下不可能完全按照理想的纖維路徑鋪放,在路徑密集的地方就需要進行處理。如果零件厚度不增加,纖維通過這一截面的根數是一定的,由于截面面積的改變,所以這種處理只有是切斷纖維。
這樣,根據前兩種定義,纖維在通過這一截面時可保證連續纖維數量的大值。










































