PS:碳纤维卷管和碳纤维管虽然说法不一样,但拉挤工艺和卷绕或者缠绕工艺都可以做成碳纤维管材,那么我们平常所说的碳纤维管到底是卷管还是拉挤管呢,这是根据客户的用途分别的,其实具体并没有太多区分,与客户交流几番,知道其用途,便可知道是拉挤制成还是卷绕制成。(卷绕和缠绕自行区分)
概述:先进复合材料具有重量轻、 比强度高、 比刚度高、 可设计性强、抗疲劳断裂性能好、 耐腐蚀、 尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形等优点,在同等结构情况下比金属结构节省重量可高达 40%。卷管的工艺设计典型的铺层或者叠层设计,层数叠加容易,但理论强度计算实则是研究生以上水平。但经验设计也可弥补知识的不足,从而估计多加与少加的强度区别。卷管即是设计好铺层顺序与角度进行叠加,然后进行卷绕。相对于缠绕,具有相对于树脂含量具有稳定性,解决了固化过程温度不均带来的线段积分强度不一,当然,设计性远远不足缠绕工艺。
铺放顺序的细节设计:
合理设计纤维铺层角度,可优化局部部件的力学性能及其它性能。 目前最常用的铺设角度为 0°、 45°、 90°、 135°(与45°正负关系)。 如果铺层角度铺放的不合理, 会造成制品重量和成本的增加, 复合材料的优势也体现不出来。
细节设计要求:
1.铺层角的均衡性,为了减少复合材料部件固化过程中产生的残余应力以及翘曲变形,制品的铺层在承载方向应该是均衡的。这个在碳纤维板成型工艺尤为明显。而在卷管工艺,这种横截面均一的成型时必须讲究承载的均衡,这在固化过程更明显。
2.同一铺层方向的数量要求。 为了抵制泊松效应, 层压板中同方向的铺层数推荐值在 8%-67%,卷管的范围更小,如果由于特殊需要,则必须另外设计。但上面出现的情况应该符合应力准则以及相应的生产制造规范
泊松效应:材料沿加载方向伸长/缩短的同时, 在垂直于加载方向发生的缩短/伸长现象,如图
泊松效应剧烈啥影响,效应越大,制品刚度越低,并且恢复时间慢,泊松效应大的产品不适合应用于高压高温,高载荷领域,这样便限制了碳纤维卷管或者碳纤维板的使用范围。
所以一个好的产品是必须经得起设计的,也许大多人不了解设计概念,但当你像每一位介绍碳纤维卷管时候,必须明细产品的设计理念,以及设计背底,是什么支持着你的设计,是什么设备完成你的设计,只有这样的产品,才是真正的有用途。
3.铺层的对称性。 对于卷管,因为其卷绕圆周运动,处处对称,对于层合板,为了减少固化过程中的变形, 整体铺层顺序应该在结构铺层中心线两侧对称,中心线一般位于层压板的中部区域。
4.铺层角的均匀分布。为确保均匀的铺层顺序, 不同的铺层角度应该在铺层顺序中均匀分布。单一的铺层应对不了特殊情况,而现实应用中预知比不过特殊。
5.铺层层间角度的偏差。 综合考虑结构所承受载荷, 以及为了减少层间剪切以及耦合效应,与层间角度的两个规则应予以施加。但考虑到复合材料部件的复杂程度,这两条规则可适度放宽,该规则适用任意铺层设计工艺。
(1) 最小化层间剪切,在两个相邻层间应最小化铺层层间角度偏差 ;
(2) 最小化耦合效应, 推荐层与层铺贴过程中,±45 °铺放 。
6.限制最大连续铺层数。 为了减少形成微裂纹,应限制同一铺设角度的最大连续铺层数量。推荐铺层中同一铺设角度的最大连续层数小于 4, 并且连续同角度铺层厚度应小于 1mm。例如对于单层厚度为 0.35mm 的铺层, 3 为同角度铺设的最大连续层数。
PS:连续铺层数这是众多company不为重视的一点,在许多产品中,我都用显微扫描看到过连续铺层,因为连续铺层简单设计,节约时间成本,但相反的,连续铺层会导致同角度连续层与其他层之间的剪切与耦合力度增大,表现为断裂面呈现明显的层状,制品强度大打折扣,更为明显的是,使用寿命严重降低,尤其在潮湿与风沙与高温地带。
铺层过渡区的细节设计:
在铺层过渡区 (铺层厚度变化区) , 同种铺层角度铺层数量变化与整体铺层数变化趋势应一致, 同减少或同增加。这个规则适用于定义基本铺层顺序。在铺层过渡区,应保持整体的对称均衡性,应交替的将去除的分层位置施加于接近或远离铺层的中间线区域。 外部铺层应连续覆盖整个表面, 不能有断层。应避免在外部去除
铺层。应避免在同一点去除两个或更多的相邻层, 如果可能, 应在连续铺层之间交替去除铺层。实际应用中, 每两个断层间至少应有一个连续铺层。
概述:先进复合材料具有重量轻、 比强度高、 比刚度高、 可设计性强、抗疲劳断裂性能好、 耐腐蚀、 尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形等优点,在同等结构情况下比金属结构节省重量可高达 40%。卷管的工艺设计典型的铺层或者叠层设计,层数叠加容易,但理论强度计算实则是研究生以上水平。但经验设计也可弥补知识的不足,从而估计多加与少加的强度区别。卷管即是设计好铺层顺序与角度进行叠加,然后进行卷绕。相对于缠绕,具有相对于树脂含量具有稳定性,解决了固化过程温度不均带来的线段积分强度不一,当然,设计性远远不足缠绕工艺。
铺放顺序的细节设计:
合理设计纤维铺层角度,可优化局部部件的力学性能及其它性能。 目前最常用的铺设角度为 0°、 45°、 90°、 135°(与45°正负关系)。 如果铺层角度铺放的不合理, 会造成制品重量和成本的增加, 复合材料的优势也体现不出来。
细节设计要求:
1.铺层角的均衡性,为了减少复合材料部件固化过程中产生的残余应力以及翘曲变形,制品的铺层在承载方向应该是均衡的。这个在碳纤维板成型工艺尤为明显。而在卷管工艺,这种横截面均一的成型时必须讲究承载的均衡,这在固化过程更明显。
2.同一铺层方向的数量要求。 为了抵制泊松效应, 层压板中同方向的铺层数推荐值在 8%-67%,卷管的范围更小,如果由于特殊需要,则必须另外设计。但上面出现的情况应该符合应力准则以及相应的生产制造规范
泊松效应:材料沿加载方向伸长/缩短的同时, 在垂直于加载方向发生的缩短/伸长现象,如图
泊松效应剧烈啥影响,效应越大,制品刚度越低,并且恢复时间慢,泊松效应大的产品不适合应用于高压高温,高载荷领域,这样便限制了碳纤维卷管或者碳纤维板的使用范围。
所以一个好的产品是必须经得起设计的,也许大多人不了解设计概念,但当你像每一位介绍碳纤维卷管时候,必须明细产品的设计理念,以及设计背底,是什么支持着你的设计,是什么设备完成你的设计,只有这样的产品,才是真正的有用途。
3.铺层的对称性。 对于卷管,因为其卷绕圆周运动,处处对称,对于层合板,为了减少固化过程中的变形, 整体铺层顺序应该在结构铺层中心线两侧对称,中心线一般位于层压板的中部区域。
4.铺层角的均匀分布。为确保均匀的铺层顺序, 不同的铺层角度应该在铺层顺序中均匀分布。单一的铺层应对不了特殊情况,而现实应用中预知比不过特殊。
5.铺层层间角度的偏差。 综合考虑结构所承受载荷, 以及为了减少层间剪切以及耦合效应,与层间角度的两个规则应予以施加。但考虑到复合材料部件的复杂程度,这两条规则可适度放宽,该规则适用任意铺层设计工艺。
(1) 最小化层间剪切,在两个相邻层间应最小化铺层层间角度偏差 ;
(2) 最小化耦合效应, 推荐层与层铺贴过程中,±45 °铺放 。
6.限制最大连续铺层数。 为了减少形成微裂纹,应限制同一铺设角度的最大连续铺层数量。推荐铺层中同一铺设角度的最大连续层数小于 4, 并且连续同角度铺层厚度应小于 1mm。例如对于单层厚度为 0.35mm 的铺层, 3 为同角度铺设的最大连续层数。
PS:连续铺层数这是众多company不为重视的一点,在许多产品中,我都用显微扫描看到过连续铺层,因为连续铺层简单设计,节约时间成本,但相反的,连续铺层会导致同角度连续层与其他层之间的剪切与耦合力度增大,表现为断裂面呈现明显的层状,制品强度大打折扣,更为明显的是,使用寿命严重降低,尤其在潮湿与风沙与高温地带。
铺层过渡区的细节设计:
在铺层过渡区 (铺层厚度变化区) , 同种铺层角度铺层数量变化与整体铺层数变化趋势应一致, 同减少或同增加。这个规则适用于定义基本铺层顺序。在铺层过渡区,应保持整体的对称均衡性,应交替的将去除的分层位置施加于接近或远离铺层的中间线区域。 外部铺层应连续覆盖整个表面, 不能有断层。应避免在外部去除
铺层。应避免在同一点去除两个或更多的相邻层, 如果可能, 应在连续铺层之间交替去除铺层。实际应用中, 每两个断层间至少应有一个连续铺层。