碳纤维管的结构设计

所属分类：行业动态 | 浏览次数：0次 | 发布日期：2017-03-18 09:44:41

碳纤维管是采用缠绕成型工艺加工而成的叠层结构产品，在成型过程中，缠绕角度、缠绕厚度、缠绕角占总数的比例以及缠绕铺层顺序对碳纤维管的性能都有较大的影响。

1、铺层角度设计：当铺层角度在0°、45°和90°时，碳纤维管承受的扭矩较大，在10°和80°时承受的扭矩较小，因此应该优先选用0°、45°和90°的铺层角。另外铺层角为0°时轴向刚度最大，0°~30°随着铺层角度的增大，轴向刚度缓慢增大，30°~70°随着铺层角度增大，轴向刚度变化比较大，70°~90°随着铺层角度的增大，轴向刚度变化又变为缓慢。

　　2、铺层厚度的设计：碳纤维管承受的扭矩与铺层厚度基本成线性关系，即扭矩随着铺层厚度的增加而增大，由实验分析知当铺层数n=3时，碳纤维管承受的最大扭矩为59ONm。

　　3、铺层比例设计：表层铺设±45°角铺层，可以提高构件的抗压和抗冲击性能，故碳纤维的轴的内外表面均采用±45°角铺层。而90°的铺层大于总层数的10%即可。

　　4、铺层顺序设计：选定了四种铺层方案①、②、③、④，它们的临界破坏扭矩分别为1590Nm、1516.81Nm、1564.89Nm、1538.83Nm。其中，①的扭转强度最大，扭转角仅次于④，最终选用①方案。具体方案如下：

　　①[±45/90/±45/±45/±45/±45/±45/±45/90/±45]

　　②[±45/±45/90/±45/±45/±45/±45/90/±45/±45]

　　③[±45/±45/±45/90/±45/±45/90/±45/±45/±45]

　　④[±45/±45/±45/±45/90/90/±45/±45/±45/±45]

　　碳纤维管具有质轻、坚实、抗拉、强度高等突出优势，应用范围非常广泛，适用于航空、航天、建筑、机械设备、军工、体育休闲等领域。