碳纤维复合材料铺层与优化分析

  碳纤维复合材料的力学性能表现为各向异性,其力学性能与材料的铺层方式有着密切的关系。除了传统的铺层角度外,尺寸优化和层间组合优化等也成为碳纤维复合材料满足制品工艺要求和性能目标的重要途径。

  为保证碳纤维复合材料满足特定的刚度要求,江苏博实建议在初始设计过程中,就可以通过自由尺寸优化来获取每种铺层角度的最佳铺层厚度。在自由尺寸优化过程中为复合材料建立与铺层角度相对应的几个超级层,该阶段每一铺层角度所在超级层厚度可连续变化。

  通过自由尺寸优化,能较好地确定每种铺层角度所需的铺层厚度,但由于层合板在制备过程中有一定的厚度要求,且铺层数量对之间的力学性能均有较大影响。通过尺寸优化设计将制品单层厚度与设计变量之间的关系进行耦合分析,以获得每种铺层角度在给定铺层厚度条件下的最佳铺层数量。

  碳纤维复合材料的力学性能与纤维角度的排列顺序有着紧密的关系,在层组优化阶段,实际的目的是为了获得结构的最大刚度系数矩阵,从而使结构的刚度达到最大。在碳纤维零部件的制备过程中,铺层结构设计应避免固化过程中由弯曲、拉伸和扭转等耦合效应引起翘曲变形和树脂裂纹,为此在铺层设计过程中应尽量避免使用同一方向的铺层组,一般情况下,同一方向的铺层不多于4层。

  江苏博实碳纤维科技有限公司是南京本地的碳纤维制品定制企业,生产经验丰富,设备设施齐全,能够完成您的来图定制需求。