第4章复合材料结构设计.pptVIP

;第四章 复合材料结构设计;4.1.1 层合板及其表示方法 铺层及其方向的表示 ;4.1.1 层合板及其表示方法 （2）层合板的表示方法;4.1.2 单层复合材料的力学性能 ★ 单层的力学性能是复合材料的基本力学性能，即材料工程 常数。 ★ 材料工程常数共9个：纵向和横向弹性模量E1和E2 、主泊松比n12、纵横剪切弹性模量G12四个弹性常数；还有纵向拉伸和压缩强度Xt、Xc，横向拉伸与压缩强度Yt、Yc，纵横剪切强度S共五个强度参数。这9个工程常数是通过单向层合板的单轴试验确定的。 ★ 单层的性能不能替代实际使用的层合复合材料的性能。 ;4.1.3 复合材料结构的制造与成形工艺 （1）制造与成形工艺的分类、特点与适用范围 ;4.1.3 复合材料结构的制造与成形工艺 （1）制造与成形工艺的分类、特点与适用范围 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;4.3.2 层合板的性能剪裁与强度估算 （1）单层板的刚度 （2）???合板刚度特性剪裁原理 （3）单层板的强度 （4）层合板的强度估算 ;4.3.3 层合板设计方法 ;4.3.4 变厚度层合板设计 ◆ 变厚度层合板设计要点是在厚度变化（刚度变化）的部位，应有铺层递减（或递增）的过渡区，避免厚度突变。 ◆ 厚度变化过渡区，通常采用斜坡式连续过渡，如右图。 ◆ 当采用台阶式厚度变化过渡时，建议阶梯宽度与阶高之比大于4，如下图。 ;4.3.5 加筋板设计 （1）一般原则 ◆ 在设计载荷下，应变水平不得超过设计许用应变； ◆ 稳定性要求； ◆ 加筋条与蒙皮的刚度、泊松比要匹配； ◆ 筋条与蒙皮结合处、加筋条端部等细节部位设计应避免应 力集中。 ;4.3.5 加筋板设计 （1）一般原则 设计要点： ◆ 合理分配蒙皮和加筋条承载比例； ◆ 选择合适的加筋条剖面形状，且剖面的弯曲刚度足够，满足 稳定性要求； ◆ 蒙皮与加筋条刚度要匹配（包括泊松比匹配）； ◆ 调节加筋条间距，满足加筋板总体稳定性要求； ◆ 工艺可行。;4.3.5 加筋板设计 （2）加筋条剖面形状选择 加筋条剖面形状分为开剖面的L形、T形（含球头T形）、J形、I形、p形等，闭剖面的帽形、泡形、Ⅱ形等。如下图。 ;4.3.5 加筋板设计 （3）加筋板细节设计 细节设计的重点是使传力路线连续合理，刚度、泊松比匹配， 减少偏心和减少应力集中等。 ◆ 加筋条与蒙皮结合处刚度协调设计考虑； ◆ 加筋条端头设计； ◆ 形加筋条内部结合面铺层设计； ◆ 形加筋条内空腔填充设计； ◆ 角形加筋条与蒙皮结合处设计； ◆ 加筋板蒙皮止裂层设计； ◆ 加筋板成形工艺质量保证措施； ◆ 加筋板抗冲击设计考虑。;4.3.5 加筋板设计 （4）加筋板设计建议 ◆ 蒙皮与加筋条的载荷分配应保持合适的比例； ◆ 蒙皮的铺层弹与翼盒段结构形式关系。 （5）加筋条铺层建议 （6）细节设计参照本节 （7）采用三维编织和缝纫可增加构件厚度方向的强度以 及层间强度与韧性，对避免分层现象也很有效;4.3.6 层合件工艺性设计考虑 （1）层合件工艺性设计考虑要点 ◆ 工艺对铺层设计的建议已列入层合板和加筋板设计原则和细 节设计中； ◆ 在设备和工艺条件许可情况下，应尽可能采用整体化设计， 以减少组装工作量； ◆ 层合件圆角半径和脱模斜度应符合相关工艺手册规定； ◆ 配合精度应满足装配或组装要求，并制定可行的补偿措施； ◆ 为保证零构件可检性，设计时应留有无损检测的通道。;4.3.6 层合件工艺性设计考虑 （2）层合件尺寸公差 ★ 层合件尺寸公差选用原则 ★ 厚度公差 ★ 层方向公差; 夹层结构通常是由比较薄的面板与比较厚的芯子胶接而成。具有质量轻、弯曲刚度与强度大、抗失稳能力强、耐疲劳、吸音和隔热等优点。 ;4.4.1 夹层结构的破 坏模式与设计 准则;4.4.1 夹层结构的破坏模式与设计准则;4.4.2 夹层结构及其选材;4.4.2 夹层结构及其选材;4.4.3 夹层结构设计;4.4.4 夹层结构细节;4.4.4 夹层结构细节;4.4.4 夹层结构细节;4.4.4 夹层结构细节; 复合材料连接主要分为胶接连接、机械连接和混合连接三种类型。 4.5.1 胶接连接设计;4.5.2 夹层结构连接设计;4.5.3 机械连接设计;4.6.1 导弹复合材料结构的选择原则 ;4.6.1 复合材料弹/箭身结构 ;4.6.1 复合材料翼面结构 ;4.6.1 复合材料夹层结构翼面设计 ;4.6.1 复