層合板鋪層設計一般有 個鋪設角（"， %，&"），且每一個鋪設角所占鋪層比例應不少于 ’"(，以利剛度協調；
"層組厚度（同一鋪設角聚集在一起的層數）對單向帶應不超過 層（即限制層組厚度 ) "* +,--為宜；自由邊處限制層組厚度 ) "* ./--），以防發生基體沿纖維方向開裂。
（0）組件化整體化設計概念
組件化、整體化設計是將若干個零件設計成一個較大的整體件，可以大大減少零件數量，減少連接件和連接過渡區附加重量、減少裝配，是減輕結構重量、降低成本的有效技術途徑。
整體化設計中，將實現纖維傳力路線連續性的結構整體受力布局設計與充分利用復合材料固化成形工藝特點和工藝方法的有機結合是提高結構整體化程度的關鍵。計算機輔助設計與輔助制造（123 4 125）先進分析模擬技術，為整體化設計提供了技術支持，在成本 4效益杠桿作用下，整體化設計的實施還將受到模具工裝復雜程度和成本、設備尺寸、容量和設備更新改造所需費用的成本考慮等限制。
設計 4制造工藝一體化（ 356）、設計面向制造（375）和設計面向買得起（ 372）是實現結構組件化、整體化設計的關鍵，可以使復合材料的可設計性與良好工藝性有機結合。
結構整體成形工藝技術，目前主要有：
共固化、二次固化、二次膠接工藝；
預成形件 4 895（或 876）等液體成形工藝；
%纖維纏繞工藝。
結構整體化設計，需具體結構具體分析，工程上成功應用實例，如 :—0飛機外翼
整體翼面壁板、正弦波腹板梁、機翼整體下翼面壁板（帶縱墻）、 2.""垂尾安定面格柵結構壁板、整體纏繞機身等。
三、復合材料結構設計的特殊考慮
復合材料結構的設計要求和設計原則與金屬結構基本上是相同的，但是，復合材料結構性能的可設計性和結構件成形與材料形成同時完成，以及對使用環境因素敏感（濕熱、沖擊損傷等）等特點，促使復合材料結構設計比金屬結構更加強調材料性能、結構設計與分析和制造工藝三個主要方面的綜合協調，如圖 . ;’ ;0所示。結構設計流程圖。結構采用并行工程方法研制。
復合材料結構設計特殊考慮，主要有以下幾方面：
（’）設計選材與許用值確定
結構設計選材考慮的主要因素：
•.+"•
圖 " "%復合材料零構件綜合協調設計關系示圖
•
設計選材必須根據具體使用部位，綜合權衡考慮復合材料最高使用溫度、沖擊后壓縮強度（&’(）、濕 )熱引起的性能退化以及材料的工藝性（如樹脂體系固化溫度、固化時間、工藝方法）、成本、使用經驗等因素，進行折衷、優選。
•
按結構性能或功能要求決定所選纖維，如結構多選擇高強碳纖維，主結構可選擇中模高強碳纖維，而有透波要求的結構選擇玻璃纖維；對承受拉伸載荷為主的結構多選擇玻璃纖維，也可選擇芳綸。
•
按結構最高工作溫度和耐濕 )熱性能要求，決定所選樹脂基體的類型；環氧分為可用于 *+&以下和 +&以下兩大類；雙馬一般用于 *+以下。
•按工藝要求選擇專用樹脂體系。不同的工藝方法有其專用的樹脂體系，如
,-.樹脂、 ,/0樹脂、纏繞用樹脂等。
設計許用值確定
復合材料結構設計許用值以許用應變表示，其確定不僅要考慮結構完整性（民機為適航性）要求，而且與使用經驗密切相關。復合材料復雜的破壞機理、有限的結構分析技術和使用經驗，使得目前“限制設計應變”的設計方法，“靜力覆蓋疲勞設計”的疲勞門檻值法和“損傷容限設計在許用值確定時考慮”等，仍占主導。因此，目前常用樹脂基復合材料的設計許用應變仍然在 +12 3+142的范圍之內。預成形件 ) ,-.成形結構的設計許用值正在研究之中。
（）靜強度設計和剛度“剪裁”設計 "結構靜強度設計金屬材料結構通常按強度設計，剛度校核辦法進行設計。因為金屬材料是均質各向同性材料， ［］，單一設計變量設計。
層合結構鋪層設計一般按面內剛度設計、強度校核辦法進行。因為層合板應變分布是線性的而應力分布與各層剛度特性有關，沿厚度方向為非連續分布的。而且強度條件又包括至少 5個強度參數（平面問題）。因此，對復合材料按強度要求進行
•6•
鋪層設計，實際上，是難以實現的。
剛度“剪裁”設計層合板剛度可“剪裁”設計，目前對翼面壁板多采用對稱非均衡設計方法，實現彎一扭耦合效應，的利用。
對稱鋪層設計使［］"，有利于消除非對稱引起的翹曲。若將對稱均衡鋪層設計，改變其中的任一偏軸方位（其他偏軸方位不變）即可獲得對稱非均衡鋪層結構，結構設計方法較為簡單易行，這個調整過程主要是針對 %&，’&，兩個剛度系數進行的，用于翼面氣動彈性剪裁設計。
［ ］%的非對稱非均衡結構設計多在直升機旋翼拉一彎、拉一扭耦合效應設計中考慮。
"熱應力與熱變形控制復合材料結構件是通過熱壓固化工藝成形的。固化成形溫度與大氣溫度差可達 % ( ’)，而復合材料結構又是薄壁整體化結構，熱應力和熱變形控制必須考慮，針對具體問題作具體分析。
（*）耐久性 +損傷容限設計技術途徑
中國航空網 m.k6050.com
航空翻譯 www.aviation.cn
本文鏈接地址：飛機檢測與維修實用手冊 2(6)
