復合材料結構的設計需要考慮多種因素，包括成本、重量、外載、環境條件、制造方法、材料特性、質量監控方法等。在滿足結構設計使用要求的條件下，將諸多因素綜合分析，形成終設計。復合材料結構的一般設計方法和設計步驟。
    一、材料設計
    在復合材料結構設計中，很重要的一項工作是要合理地對材料進行選擇、組合，或者稱之為材料設計。因為復合材料包括增強纖維和基體，還有許多添加劑和工藝材料等輔助材料，稱之為材料體系。這種材料體系的設計對保證結構的使用功能、工藝性以及產品的裝配、運輸、貯存、修補等十分重要。
    （一）材料設計原則
    在滿足結構使用性能要求的條件下，要盡可能地降低成本；
    材料的機械性能要滿足結構的強度和剛度要求；
    材料的耐環境性能要使結構在使用環境條件下能正常工作，并滿足結構的壽命要求；
    所選材料體系適合于擬采用的工藝成型方法；
    在預浸料制備、固化成型、機械加工、裝配和修補方面具有良好的工藝性；
    容易運輸、貯存，安全性好；
    對所選材料體系有深入了解；
    盡可能的選用已定性的、批量生產的、質量穩定的原材料。
   （二）纖維選擇
    有多種纖維可以用作復合材料的增強材料，如玻璃纖維、碳纖維、凱芙拉纖維、氧化鋁纖維、硼纖維、碳化硅纖維等。在工程上應用廣的是玻璃纖維和碳纖維。這兩類纖維又根據其強度和模量的大小分為多種不同的品種。選擇纖維時，首先要確定纖維的類別，然后再確定纖維的品種和規格。
    一般根據結構的功能要求和使用環境條件選取纖維的類別和品種規格，有如下幾種情況：結構要求有高的剛度，可選用高模量碳纖維，結構要求有高的強度，則選用高強度碳纖維或高強度玻璃纖維；結構要求有良好的透電磁波性能,可選用E玻璃纖維、S玻璃纖維、凱芙拉纖維、氧化鋁纖維、石英纖維等：結構要求耐沖擊性能，則可選用玻璃纖維和凱芙拉纖維：結構要求不隨溫度變化，則可選用碳纖維和凱芙拉纖維;結構要求既要有高的強度和剛度，又要求有一定的斷裂韌性和抗沖擊性，則可選用碳纖維和玻璃纖維的混雜復合材料。
    纖維織物一般有無緯布或無緯帶兩種形式，普通玻璃鋼用的多為交織布形式。碳纖維則有多種形式，可根據工藝和結構特點進行選擇。
    （三）樹脂選擇
    樹脂分為兩大類，一類為熱固性樹脂，包括環氧、酚醛樹脂；另一類為熱塑性樹脂，包括聚醚砜、聚砜、聚醚醚酮、聚亞苯基砜、尼龍、聚醚酸亞胺等。
    樹脂的選擇一般按如下要求選取：
    要求基體材料能在結構使用范圍內正常工作。例如要求在-55-130℃范圍內長期工作，可選用各類環氧樹脂；在-55-70℃范圍內長期工作，可選用聚酯樹脂；在-55-200℃范圍內長期工作，則可選用聚酰亞胺樹脂等。由于各類樹脂具有多種改型品種，其耐溫性應低于玻璃化轉變溫度30℃。在作層合板的高溫力學性能測試時，其模量下降率不應超過8%，對于短期高溫使用環境，材料的模量下降率也不應超過15%。
    要求基體材料具有能夠滿足結構使用要求的物理、化學性能。例如機械性能、斷裂韌性、吸濕性、阻燃性、低煙性、低毒性、抗鹽霧性、抗霉菌性等。
    要求基體的工藝性良好。其粘性、凝膠時間、揮發分含量、預浸布的保存期、固化的壓力和溫度、固化后的尺寸收縮率等要滿足工藝要求。
    （四）成型工藝選擇
    復合材料結構的工藝設計包括構件的制造工藝性和組件、部件的裝配設計兩方面。結構方案和結構細節設計對工藝設計有決定性影響，在結構設計的全過程均需考慮結構的工藝問題，在復合材料結構的工藝設計方面要考慮以下幾個因素。
    模具設計 模具材料選擇時，要考慮其熱脹冷縮的影響，應能滿足結構尺寸要求，模具大小要考慮到固化設備的允許尺寸。
    鋪層設計要考慮工藝問題 由于不同鋪層角的鋪層之間，在給定方向上存在剛度特性和膨脹特性的差別，當鋪層不對稱、裝配不對稱、同一鋪層角的單向層集中過多時，會引起翹曲，甚至分層。
    結構零件的拐角應具有較大的圓角半徑 避免在拐角處出現纖維斷裂、富膠、纖維架橋等缺陷。
    外形變化區 對于外形復雜的結構，在外形變化區采用光滑過渡，用織物代替無緯布，以減少外形變化其的纖維分布。
    盡量用整體件 為了減少組裝工作量，在固化設備尺寸許可的情況下，盡量設計成整體件，常用共固化工藝。
    二、結構設計
    （一）整體結構設計
    產品的整體設計主要包括產品的外形、壁厚、脫模斜度、尺寸精度等。
    產品設計是模壓制品生產的組成部分，理想的模壓制品結構應能很方便地設計和制造成型模具，并順利地制造出的模壓制品。制品的壁厚應滿足強度、結構、重量、剛度及裝配等各項要求，盡量使各部分壁厚均勻一致，有利于制品內應力的消除和減小，防止制品的變形和裂紋。在模壓制品的角隅處應設計成圓弧，且半徑不小于0. 5mm。在平行于脫模方向和側向分型與抽芯方向的制品表面上應設有一定的脫模斜度。脫模斜度的選擇，應根據材料的性質、制品的形狀與大小以及模具的結構，并結合實際經驗而定，若是可能拔模角應該要盡可能大，正常的拔模角為1-2度，而肋則可選擇0.5度的脫模角度，若深度不超過12.5m(0.5inch),且將需要拔模角的地方拋光，則可以使用很小的脫模角角。
   （二）局部結構設計
    產品的局部結構設計主要包括加強筋、凸臺、螺紋、嵌件、孔等。
    加強筋的合理設計能有效地克服制件的翹曲變形，提高尺寸穩定性。加強筋應設計得矮一些、多一些，方向應與制品的脫模方向、料流方向以及制品的收縮方向一致，端面應低于制品支承面0．5-lmm。凸臺在制品上用來增強孔或供裝配附件使用，一般要設置一定數量的加強筋增強。加入嵌件可增加制品的剛度與強度，滿足特殊的功能要求，選用的金屬嵌件應具有與產品盡可能接近的熱膨脹系數，其配置應盡量沿壓制方向，周圍的塑料層不宜太薄，避免銳角的存在。制品上的孔有連接裝配用孔、功能性孔、裝飾性孔等，其形狀有圓形、正方形、矩形、橢圓形等，確定合理的孔邊距和孔間距有利于提高模壓制品的質量。螺紋的入口處應設計一無螺紋的凹臺，其高度應大于0. 5mm，盡量選用公制標準螺紋，設計有1/15-1/25的脫模斜度。

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