[发明专利]一种提高碳毡预浸料铺层对接性能的设计方法

说明书

本发明公开了一种提高碳毡预浸料铺层对接性能的设计方法，涉及碳毡预浸料铺层对接领域，使用碳纤维单向布预浸料进行碳毡预浸料铺层对接缝的补强，用于汽车和高铁的轻量化碳纤维复合材料次承力结构部件和装饰部件的生产制造，本发明采用对接缝补强的方式提高了材料的利用率，解决材料尺寸小于零部件所需尺寸的制造问题，本发明采用对接缝补强的方式使制得的零部件力学性能基本不降低，解决铺层对接导致的力学性能降低，不能满足使用要求的情况。

技术领域

本发明涉及碳毡预浸料铺层对接领域，特别涉及一种提高碳毡预浸料铺层对接性能的设计方法。

背景技术

碳毡预浸料的铺层设计主要是为了满足碳纤维复合材料板材对拉伸力、剪切力和强度方面的需求，主要包括铺层方向和铺层顺序。

在具体铺设时，一般复合材料制件的铺层均采取对称均衡铺设。对称均衡铺设的特点就是在整体的铺层之中，上下铺层关于中间面对称，如果需要设计成非对称均衡铺层，应将这类非均衡或是非对称的铺层布置于靠近整体铺层中间的位置，这种方式能有效避免复合材料制件经拉-弯耦合、拉-剪耦合之后发生翘曲形变。

铺层顺序的不同不仅影响基体裂纹的起始载荷、扩展速率、断裂韧性，也将对基体裂纹的饱和和裂纹密度产生显著的影响。例如，对正交层合板而言，在相同的外加载荷作用下断裂韧性与裂纹扩展速率存在对应关系。但是，对于不同铺层顺序的优劣，不能一概而论，应根据不同的使用要求，充分发挥复合材料性能的可设计性优势。

在实际制造产品时常遇到需进行对接铺层的场合，需解决铺层对接之后力学性能不能发生大幅度降低的问题，否则会造成制备的复合材料零部件的力学性能无法满足实际的使用工况要求。

发明内容

本发明提供的一种提高碳毡预浸料铺层对接性能的设计方法，采用碳纤维单向布预浸料进行碳毡预浸料对接缝的补强。

为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：

一种提高碳毡预浸料铺层对接性能的设计方法，包括以下具体步骤：

a、揭去每层碳毡预浸料表面的薄膜进行铺料，各层预浸料铺放整齐无褶皱，表面无杂质、异物，依次铺贴4层碳毡预浸料；

b、将碳纤维单向布预浸料铺贴到上下两层表面的对接缝处；

c、将100T的压机平板上下模具温度升至150℃，将已经铺贴好的料放置在模具居中位置，再将模具对齐放置在压机下平板上，开始合模并计时，15s后将压机压力增大为2MPa，预浸料预热完成，35s将压机压力增大至10MPa，65s增大压机压力至最大压力20MPa，然后保持压力20MPa热压5min，热压完成后泄压打开模具取出部件，总共所需时间约6～7min，得到所需的板材；

d、将制得的板材按照国标要求裁切相应的试样，并进行拉伸和弯曲力学性能的测试。

优选地，其中步骤d中试样的拉伸力学性能的测试按照《GB/T 1447-2005纤维增强塑料拉伸性能试验方法》的规定执行。

优选地，其中步骤d中试样的弯曲力学性能的测试按照《GB/T 1449-2005纤维增强塑料弯曲性能试验方法》的规定执行。

优选地，铺层数为4层，其中第一层和第四层对接缝处用碳纤维单向布预浸料垂直对接缝进行补强，铺层方式为0°/(0°、90°)/(0°、90°)/(0°、90°)/(0°、90°)/0°，其中0°为沿短切碳纤维毡收卷长度方向，90°为沿短切碳纤维毡宽度方向。

采用以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明采用对接缝补强的方式提高了材料的利用率，解决材料尺寸小于零部件所需尺寸的制造问题。